아이리스 위성

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1. 개요

아이리스 위성은 태양-지구 연결 연구를 발전시키기 위해 태양 코로나와 태양권으로의 에너지 및 플라스마 흐름을 추적하는 것을 목표로 개발된 위성이다. 2013년 6월 28일 노스럽 그러먼 페가수스-XL 발사체에 의해 발사되었으며, 태양의 채층에 대한 고해상도 자외선 스펙트럼과 이미지를 획득하여 코로나 가열 문제와 우주 기상 예보 정확도 향상에 기여한다. 19cm 자외선 망원경과 다중 채널 영상 분광기를 탑재하여 2013년 7월 17일 초도 관측을 달성했으며, 태양 인터페이스 영역의 복잡성을 규명하고 코로나 가열 메커니즘 연구에 중요한 정보를 제공했다. 록히드 마틴, NASA, 스미소니언 천체 관측소 등 다수의 기관이 제작에 참여했다.

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아이리스 위성
기본 정보
이름	인터페이스 영역 이미징 분광기
다른 이름	익스플로러 94 IRIS SMEX-12
임무 유형	태양권물리학
운영 기관	NASA / 록히드 마틴
웹사이트	IRIS
임무 기간	2년 (계획)
상태	운용 중
우주선 정보
우주선	익스플로러 XCIV
우주선 종류	인터페이스 영역 이미징 분광기
우주선 버스	IRIS
제조사	록히드 마틴
발사 정보
발사 날짜	2013년 6월 28일, 02:27:46 UTC
발사 로켓	페가수스-XL (F42)
발사 장소	반덴버그, 스타게이저
발사 계약자	오비탈 사이언스 코퍼레이션
궤도 정보
궤도 기준	지구중심궤도
궤도 종류	태양 동기 궤도
궤도 경사	97.90°
궤도 주기	97.47 분
장비
탑재 장비	인터페이스 영역 이미징 분광기 (IRIS)
장비 설명	紫外線分光望遠鏡（口径19cm）
프로그램 정보
프로그램	익스플로러 계획
이전 임무	NuSTAR (Explorer 93)
다음 임무	GEMS (Explorer)

2. 개발 배경 및 목적

IRIS 미션은 태양-지구 연결 연구를 발전시키기 위해 태양 코로나와 태양권으로의 에너지 및 플라스마 흐름을 추적하는 것을 목표로 한다.^[2] 이를 위해 IRIS는 태양의 채층에 대한 고해상도 자외선 스펙트럼과 이미지를 획득하며, 특히 코로나와 태양풍을 생성하는 비열 에너지에 초점을 맞춘다.^[2]

IRIS는 다음을 결정하고자 한다.^[2]

채층 및 그 너머에서 지배적인 비열 에너지의 유형
채층이 코로나와 태양권으로의 질량과 에너지 공급을 조절하는 수단
자기선속과 물질이 낮은 태양 대기를 어떻게 통과하며, 플레어와 질량 방출에서 선속 출현이 하는 역할

이러한 질문에 답하기 위해 IRIS는 단일 기기인 다중 채널 영상 분광기를 사용한다.^[2]

2. 1. 코로나 가열 문제 해결

2. 2. 우주 기상 예보 정확도 향상

3. 발사 및 운용

2013년 4월 16일, 아이리스 위성은 캘리포니아주 반덴버그 우주군 기지에 도착했으며, 록히드 L-1011 트라이스타 수송기에 실려 반덴버그 북서쪽 약 160 km 떨어진 태평양 상공 12,000 m 고도에서 발사되었다.^[2] 발사체는 2013년 6월 28일 02시 27분 46초(협정 세계시, UTC, 2013년 6월 27일 19시 27분 태평양 일광 절약 시간, PDT)에 노스럽 그러먼 페가수스 페가수스-XL 발사체에 의해 투하되었다.^[2]

3. 1. 발사 과정

2013년 4월 16일, 아이리스 위성은 캘리포니아주 반덴버그 우주군 기지에 도착했으며, 록히드 L-1011 트라이스타 수송기에 실려 반덴버그 북서쪽 약 160 km 떨어진 태평양 상공 12,000 m 고도에서 발사되었다.^[2] 발사체는 2013년 6월 28일 02시 27분 46초(협정 세계시, UTC, 2013년 6월 27일 19시 27분 태평양 일광 절약 시간, PDT)에 노스럽 그러먼 페가수스 페가수스-XL 발사체에 의해 투하되었다.^[2]

3. 2. 궤도 및 관측

IRIS는 연간 8개월 동안 지구의 그림자에 들어가지 않고 연속적으로 태양을 관측할 수 있는 태양 동기 궤도에 투입되었다. 발사 후 21일째인 7월 17일에는 망원경의 문을 열고 최초 관측을 시작했다^[8]。 태양 관측 위성 히노데 (2006년 발사) 및 SDO (2010년 발사)와 공동 관측을 실시하여, 서로 다른 파장과 스펙트럼을 동시 관측함으로써 코로나 가열 문제의 해명을 목표로 한다.

2015년에는 히노데와의 공동 관측을 국립천문대의 슈퍼컴퓨터 "아테루이"의 수치 시뮬레이션에 적용한 결과, 파동의 열화 현장이 포착되었다는 것이 발표되었다^[9]。 또한 코로나 가열에 기여하는 또 다른 요인으로, 태양의 흑점 부근에서 내부 코로나를 향해 상승하는, "올챙이"처럼 가늘고 긴 꼬리를 가진 플라즈마 제트가 2019년에 보고되었다^[10]。 IRIS의 관측 임무는 2016년 9월에 2년 연장이 승인되었다^[11]。

3. 3. 공동 관측

아이리스 위성은 2006년에 발사된 히노데^[9]와 2010년에 발사된 SDO와의 공동 관측을 통해, 서로 다른 파장과 스펙트럼을 동시 관측하여 코로나 가열 문제 해결을 목표로 한다.^[9] 2015년에는 히노데와의 공동 관측 결과를 국립천문대의 슈퍼컴퓨터 "아테루이"의 수치 시뮬레이션에 적용하여 파동의 열화 현장이 포착되었다는 연구 결과가 발표되었다.^[9] 2019년에는 태양 흑점 부근에서 내부 코로나를 향해 상승하는, "올챙이"처럼 가늘고 긴 꼬리를 가진 플라즈마 제트가 코로나 가열에 기여하는 또 다른 요인으로 보고되었다.^[10]

4. 관측 장비

아이리스 위성은 IRIS^영어, アイリス^일본어)는 19cm 자외선 망원경을 갖춘 다중 채널 영상 분광기를 탑재하고 있다.^[3] IRIS는 슬릿(너비 1/3 초각)을 따라 스펙트럼을 획득하고 슬릿-조 이미지도 획득한다. 전하 결합 소자(CCD) 감지기는 1/6 초각의 화소를 갖는다. IRIS는 0.33~0.40 초각 사이의 유효 공간 해상도와 최대 시야(FoV) 120 초각을 갖는다. 원자외선 채널은 133.2~135.8 nm 및 139.0~140.6 nm을 0.04 nm 해상도와 2.8 cm²의 유효 면적으로 커버한다. 근자외선 채널은 278.5~283.5 nm을 0.08 nm 해상도와 0.3 cm²의 유효 면적으로 커버한다.^[3] 슬릿-조 이미징은 133.5 nm과 140.0 nm (각각 4 nm 대역폭) 및 279.6 nm과 283.1 nm (각각 0.4 nm 대역폭)의 네 개의 통과 대역을 갖는다. IRIS는 높은 데이터 전송률(평균 0.7 Mbit/s)을 가지고 있어 기본 케이던스는 슬릿-조 이미지의 경우 5초, 태양 영역을 매핑하기 위한 빠른 래스터링을 포함한 6개의 스펙트럼 창의 경우 1초이다.^[4]

아이리스(IRIS)가 탑재하는 자외선 망원경은 주경 구경 19cm, 초점 거리 6895mm의 카세그레인 광학계를 사용하며, 175×175초각의 시야를 가지고 태양 광구의 100분의 1 영역을 분해능 0.33~0.4초각의 고해상도로 촬영한다. 관측 파장은 원자외선(파장 133~141nm) 및 근자외선(파장 278~283nm)의 2개 밴드를 가지며, 함께 도플러 시프트에 의한 시선 방향의 속도 변화를 측정할 수 있다. 태양 역학 관측소(Solar Dynamics Observatory) 탑재 자외선 망원경 AIA와 마찬가지로 스미소니언 천체물리 관측소(Smithsonian Astrophysical Observatory)에서 제작되었다.

4. 1. 자외선 망원경

아이리스 위성은 주경 구경 19cm, 초점 거리 6895mm의 카세그레인 광학계를 사용하는 자외선 망원경을 탑재하고 있다.^[3] 이 망원경은 175×175초각의 시야를 가지며, 태양 광구의 100분의 1 영역을 0.33~0.4초각의 고해상도로 촬영한다.^[3] 관측 파장은 원자외선(파장 133~141nm) 및 근자외선(파장 278~283nm)의 2개 밴드를 가지며, 도플러 효과에 의한 시선 방향의 속도 변화를 측정할 수 있다. 망원경은 다중 채널 영상 분광기이며, 슬릿(너비 1/3 초각)을 따라 스펙트럼을 획득하고 슬릿-조 이미지도 획득한다. 전하 결합 소자(CCD) 감지기는 1/6 초각의 화소를 가지며, 유효 공간 해상도는 0.33~0.40 초각, 최대 시야(FoV)는 120 초각이다. 원자외선 채널은 133.2~135.8 nm 및 139.0~140.6 nm을 0.04 nm 해상도로, 근자외선 채널은 278.5~283.5 nm을 0.08 nm 해상도로 관측한다. 슬릿-조 이미징은 133.5 nm과 140.0 nm (각각 4 nm 대역폭) 및 279.6 nm과 283.1 nm (각각 0.4 nm 대역폭)의 네 개 통과 대역을 갖는다. 높은 데이터 전송률(평균 0.7 Mbit/s)을 통해 슬릿-조 이미지의 경우 5초, 태양 영역을 매핑하기 위한 빠른 래스터링을 포함한 6개의 스펙트럼 창의 경우 1초의 기본 케이던스를 가진다.^[4] 스미소니언 천체물리 관측소(Smithsonian Astrophysical Observatory)에서 제작되었으며, 태양 역학 관측소의 자외선 망원경 AIA와 유사하다.

4. 2. 관측 파장

아이리스(IRIS)는 19cm 자외선 망원경과 다중 채널 영상 분광기를 탑재하고 있다.^[3] 원자외선(파장 133~141nm) 및 근자외선(파장 278~283nm)의 2개 밴드를 관측하며, 도플러 효과를 이용해 시선 방향의 속도 변화를 측정할 수 있다. 전하 결합 소자(CCD) 감지기는 1/6 초각의 화소를 가지며, 유효 공간 해상도는 0.33~0.40 초각, 최대 시야는 120 초각이다.^[3] 원자외선 채널은 133.2~135.8 nm 및 139.0~140.6 nm를 0.04 nm 해상도, 근자외선 채널은 278.5~283.5 nm를 0.08 nm 해상도로 관측한다.^[3] 슬릿-조 이미징은 133.5 nm와 140.0 nm (각각 4 nm 대역폭) 및 279.6 nm와 283.1 nm (각각 0.4 nm 대역폭)의 네 개 통과 대역을 갖는다.^[3] 높은 데이터 전송률(평균 0.7 Mbit/s)을 가지고 있어 기본 케이던스는 슬릿-조 이미지의 경우 5초, 태양 영역을 매핑하기 위한 빠른 래스터링을 포함한 6개의 스펙트럼 창의 경우 1초이다.^[4]

4. 3. 제작

IRIS 기기는 19cm 자외선 망원경을 갖춘 다중 채널 영상 분광기이다.^[3] IRIS는 슬릿(너비 1/3 초각)을 따라 스펙트럼을 획득하고 슬릿-조 이미지도 획득한다. 전하 결합 소자(CCD) 감지기는 1/6 초각의 화소를 갖는다. IRIS는 0.33~0.40 초각 사이의 유효 공간 해상도와 최대 시야(FoV) 120 초각을 갖는다. 원자외선 채널은 133.2~135.8 nm 및 139.0~140.6 nm을 0.04 nm 해상도와 2.8 cm²의 유효 면적으로 커버한다. 근자외선 채널은 278.5~283.5 nm을 0.08 nm 해상도와 0.3 cm²의 유효 면적으로 커버한다.^[3] 슬릿-조 이미징은 133.5 nm과 140.0 nm (각각 4 nm 대역폭) 및 279.6 nm과 283.1 nm (각각 0.4 nm 대역폭)의 네 개의 통과 대역을 갖는다. IRIS는 높은 데이터 전송률(평균 0.7 Mbit/s)을 가지고 있어 기본 케이던스는 슬릿-조 이미지의 경우 5초, 태양 영역을 매핑하기 위한 빠른 래스터링을 포함한 6개의 스펙트럼 창의 경우 1초이다.^[4]

5. 주요 과학적 성과

IRIS는 2013년 7월 17일에 초도 관측을 달성했다. NASA는 "IRIS의 첫 번째 이미지는 이전에 볼 수 없었던 수많은 얇고 섬유질 구조를 보여주었으며, 불과 수백 마일밖에 떨어져 있지 않은 인접한 루프 사이에서도 이 지역 전체에서 밀도와 온도의 엄청난 대비가 나타나는 것을 밝혀냈다"고 언급했다. 2013년 10월 31일, 보정된 IRIS 데이터와 이미지가 프로젝트 웹사이트에 공개되었다. 위성과 초기 데이터를 설명하는 오픈 액세스 기사가 ''Solar Physics'' 저널에 게재되었다.

IRIS 우주선에서 수집된 데이터는 태양의 인터페이스 영역이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 보여주었다. 여기에는 태양 열 폭탄, 고속 플라즈마 제트, 나노 플레어, 미니 토네이도와 같은 특징이 포함된다. 이러한 특징은 코로나로의 열 전달을 이해하는 데 중요한 단계이다.

2019년, IRIS는 NASA에 따르면 태양에서 올챙이 모양의 제트를 감지했다.^[5]

5. 1. 태양 인터페이스 영역의 복잡성 규명

IRIS는 2013년 7월 17일에 초도 관측을 달성했다. NASA는 "IRIS의 첫 번째 이미지는 이전에 볼 수 없었던 수많은 얇고 섬유질 구조를 보여주었으며, 불과 수백 마일밖에 떨어져 있지 않은 인접한 루프 사이에서도 이 지역 전체에서 밀도와 온도의 엄청난 대비가 나타나는 것을 밝혀냈다"고 언급했다. 2013년 10월 31일, 보정된 IRIS 데이터와 이미지가 프로젝트 웹사이트에 공개되었다. 위성과 초기 데이터를 설명하는 오픈 액세스 기사가 ''Solar Physics'' 저널에 게재되었다.

IRIS 우주선에서 수집된 데이터는 태양의 인터페이스 영역이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 보여주었다. 여기에는 태양 열 폭탄, 고속 플라즈마 제트, 나노 플레어, 미니 토네이도와 같은 특징이 포함된다. 이러한 특징은 코로나로의 열 전달을 이해하는 데 중요한 단계이다.

2019년, IRIS는 NASA에 따르면 태양에서 올챙이 모양의 제트를 감지했다.^[5]

5. 2. 코로나 가열 메커니즘 연구

IRIS는 2013년 7월 17일에 초도 관측을 달성했다. NASA는 "IRIS의 첫 번째 이미지는 이전에 볼 수 없었던 수많은 얇고 섬유질 구조를 보여주었으며, 불과 수백 마일밖에 떨어져 있지 않은 인접한 루프 사이에서도 이 지역 전체에서 밀도와 온도의 엄청난 대비가 나타나는 것을 밝혀냈다"고 언급했다. 2013년 10월 31일, 보정된 IRIS 데이터와 이미지가 프로젝트 웹사이트에 공개되었다. 위성과 초기 데이터를 설명하는 오픈 액세스 기사가 ''Solar Physics'' 저널에 게재되었다.

태양의 인터페이스 영역이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 보여주었는데 여기에는 태양 열 폭탄, 고속 플라즈마 제트, 나노 플레어, 미니 토네이도와 같은 특징이 포함된다. IRIS는 이러한 특징들을 관측하여 코로나로의 열 전달 과정을 이해하는 데 중요한 단서를 제공하고 있다.

2019년, IRIS는 태양에서 올챙이 모양의 제트를 감지했다.^[5]

5. 3. 올챙이 모양 제트 발견

2013년 7월 17일, 아이리스(IRIS)는 초도 관측을 달성했다. NASA는 "IRIS의 첫 번째 이미지는 이전에 볼 수 없었던 수많은 얇고 섬유질 구조를 보여주었으며, 불과 수백 마일밖에 떨어져 있지 않은 인접한 루프 사이에서도 이 지역 전체에서 밀도와 온도의 엄청난 대비가 나타나는 것을 밝혀냈다"고 언급했다.

IRIS 우주선에서 수집된 데이터는 태양의 인터페이스 영역이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 보여주었다. 여기에는 태양 열 폭탄, 고속 플라즈마 제트, 나노 플레어, 미니 토네이도와 같은 특징이 포함된다.

2019년, IRIS는 태양에서 올챙이 모양의 제트를 감지했다.^[5]

6. 참여 기관

록히드 마틴 태양 및 천체물리학 연구소(Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory)와 록히드 마틴 센싱 및 탐사 시스템(Lockheed Martin Sensing and Exploration Systems)이 아이리스 위성 제작에 참여했다. 스미소니언 천체 관측소(Smithsonian Astrophysical Observatory), 몬태나 주립 대학교(Montana State University), 오슬로 대학교(University of Oslo) 이론 천체물리학 연구소, 국립 대기 연구 센터(National Center for Atmospheric Research) 고고도 관측소, 스탠퍼드 대학교(Stanford University)도 참여했다.

NASA의 에임스 연구 센터(Ames Research Center)와 고다드 우주 비행 센터(Goddard Space Flight Center), 국립 태양 관측소(National Solar Observatory), 캘리포니아 대학교 버클리(University of California, Berkeley) 우주 과학 연구소(Space Sciences Laboratory), 프린스턴 플라즈마 물리학 연구소(Princeton Plasma Physics Laboratory) 역시 아이리스 위성 제작에 참여했다.

시드니 대학교(University of Sydney) 시드니 천문 연구소, 루벤 가톨릭 대학교(Katholieke Universiteit Leuven) 플라즈마 천체물리학 센터, 멀라드 우주 과학 연구소(Mullard Space Science Laboratory), 러더퍼드 애플턴 연구소(Rutherford Appleton Laboratory), 유럽 우주국(European Space Agency), 막스 플랑크 태양계 연구소(Max Planck Institute for Solar System Research), 일본 국립 천문대(National Astronomical Observatory of Japan), 코펜하겐 대학교(University of Copenhagen) 닐스 보어 연구소(Niels Bohr Institute)도 참여 기관이다.

6. 1. 주요 참여 기관

록히드 마틴 태양 및 천체물리학 연구소(Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory)와 록히드 마틴 센싱 및 탐사 시스템(Lockheed Martin Sensing and Exploration Systems)이 아이리스 위성 제작에 참여했다. 스미소니언 천체 관측소(Smithsonian Astrophysical Observatory), 몬태나 주립 대학교(Montana State University), 오슬로 대학교(University of Oslo) 이론 천체물리학 연구소, 국립 대기 연구 센터(National Center for Atmospheric Research) 고고도 관측소, 스탠퍼드 대학교(Stanford University)도 참여했다.

NASA의 에임스 연구 센터(Ames Research Center)와 고다드 우주 비행 센터(Goddard Space Flight Center), 국립 태양 관측소(National Solar Observatory), 캘리포니아 대학교 버클리(University of California, Berkeley) 우주 과학 연구소(Space Sciences Laboratory), 프린스턴 플라즈마 물리학 연구소(Princeton Plasma Physics Laboratory) 역시 아이리스 위성 제작에 참여했다.

시드니 대학교(University of Sydney) 시드니 천문 연구소, 루벤 가톨릭 대학교(Katholieke Universiteit Leuven) 플라즈마 천체물리학 센터, 멀라드 우주 과학 연구소(Mullard Space Science Laboratory), 러더퍼드 애플턴 연구소(Rutherford Appleton Laboratory), 유럽 우주국(European Space Agency), 막스 플랑크 태양계 연구소(Max Planck Institute for Solar System Research), 일본 국립 천문대(National Astronomical Observatory of Japan), 코펜하겐 대학교(University of Copenhagen) 닐스 보어 연구소(Niels Bohr Institute)도 참여 기관이다.

7. 기타

참조

_[1] 웹사이트 NASA's Explorer Program Satellites https://nssdc.gsfc.n[...] NASA 2021-12-12
_[2] 웹사이트 Display: IRIS (Explorer 94) 2013-033A https://nssdc.gsfc.n[...] NASA 2021-12-12
_[3] 웹사이트 Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) Concept Study Report (CSR) https://iris.lmsal.c[...] LMSAL 2024-04-20
_[4] 웹사이트 Experiment: Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) https://nssdc.gsfc.n[...] NASA 2021-12-12
_[5] 웹사이트 Tadpole-Like Jets From Sun Add New Clue to Age-Old Mystery http://www.nasa.gov/[...] NASA 2019-04-10
_[6] 문서 ただしGEMSは予算超過の問題から2012年にキャンセルされた。
_[7] 뉴스 IRIS Solar Observatory Launches, Begins Mission https://www.nasa.gov[...] NASA 2020-02-02
_[8] 뉴스 IRIS First Light https://svs.gsfc.nas[...] NASA Goddard Media Studios 2020-02-13
_[9] 뉴스 日米太陽観測衛星「ひので」「IRIS」の共演～太陽コロナ加熱メカニズムの観測的証拠を初めて捉えた～ https://www.isas.jax[...] ISAS 2020-02-17
_[10] 뉴스 Solar Tadpole-Like Jets Seen With NASA’S IRIS Add New Clue to Age-Old Mystery https://www.nasa.gov[...] NASA 2020-02-17
_[11] 뉴스 IRIS Solar Observatory receives two-year Mission Extension http://spaceflight10[...] spaceflight101.com 2020-01-19

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