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천이영역 및 코로나 탐사선

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1. 개요

TRACE(Transition Region and Coronal Explorer)는 태양 내부에서 코로나에 이르는 자기장 구조의 진화를 추적하고, 외부 태양 대기 가열 메커니즘을 조사하며, 태양 플레어 및 질량 방출의 트리거 및 발생을 결정하는 것을 주요 과학 목표로 하는 인공위성이다. 미국 고다드 우주 비행 센터에서 제작되었으며, 30cm 구경과 1024 × 1024 CCD 검출기를 갖춘 망원경을 통해 가시광선에서 자외선까지 다양한 파장에서 촬영하도록 설계되었다.

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천이영역 및 코로나 탐사선
기본 정보
TRACE 상상도
이름 목록Explorer-73
SMEX-4
TRACE
임무 유형태양물리학
운영 기관NASA
GSFC
COSPAR ID1998-020A
SATCAT25280
웹사이트TRACE
임무 기간계획 1년, 실제 달성
우주선Explorer LXXIII
우주선 종류천이영역 및 코로나 탐사선
우주선 버스TRACE
제작사고다드 우주 비행 센터
전력220 W
발사일1998년 4월 2일, 02:42:39 UTC
발사 로켓페가수스 XL (F21)
발사 장소반덴버그, Stargazer
발사 계약자오비탈 사이언스 코퍼레이션
서비스 시작1998년 4월 20일
서비스 종료2010년 6월 21일, 23:56 UTC
마지막 교신2010년 6월 21일
궤도 기준지구 중심 궤도
궤도 종류태양 동기 궤도
궤도 경사97.84°
궤도 주기95.48 분
궤도 엽gee
탑재 장비TRACE 이미징 망원경
TRACE 임무 휘장
프로그램SMEX 프로그램
이전 임무Fast Auroral Snapshot Explorer (Explorer 70) (SMEX-2)
다음 임무Submillimeter Wave Astronomy Satellite (Explorer 74) (SMEX-3)
프로그램 2익스플로러 프로그램
이전 임무 2Student Nitric Oxide Explorer (Explorer 72)
다음 임무 2Submillimeter Wave Astronomy Satellite (Explorer 74)
망원경 정보
관리 기관미국 항공우주국
발사일1998년 4월 2일 UTC
망원경 종류원자외선 카세그레인식 망원경
질량250kg
파장가시광선 (170 to 1000 nm)
자외선 (~121.6/155/~160/~170 nm)
극자외선 (17.1/19.5/28.4 nm)
구경30 cm
초점 거리8.66 m
웹사이트TRACE

2. 임무 (Mission)

천이영역 및 코로나 탐사선(TRACE)은 태양광구(태양의 가시적인 표면)를 통해 나타나 상부 태양 대기(천이 영역 및 코로나)의 기하학과 역학을 정의하는 3차원 자기 구조를 연구하도록 설계된 NASA 소형 탐사 임무이다. 주요 과학 목표는 태양 내부에서 코로나에 이르는 자기장 구조의 진화를 추적하고, 외부 태양 대기 가열 메커니즘을 조사하며, 태양 플레어질량 방출의 트리거와 발생을 결정하는 것이다.

TRACE는 단일 기기, 3축 안정화 우주선이다. 우주선의 자세 제어 시스템(ACS)은 세 개의 자기 토크 코일, 디지털 태양 센서, 6개의 조도 태양 센서, 3축 자력계, 4개의 반작용 휠, 그리고 3개의 2축 관성 자이로를 사용하여 지향성을 유지한다. 과학 모드에서 우주선은 기기가 제공하는 가이드 망원경을 정밀 유도 센서로 사용하여 5 각초 미만의 지향 정확도를 제공한다.

전원은 총 면적이 2m2인 4개의 갈륨 비소 (GaAs) 태양 전지 패널을 사용하여 우주선에 공급된다. 태양 전지 어레이는 실제로 약 220 W의 전력을 생산하며, 이 중 85W는 각 궤도마다 우주선에서 사용하고 35W는 각 궤도마다 기기에서 사용한다. 나머지 전력은 우주선 및 망원경의 작동 및 제염 가열에 사용된다. 9 A·h의 니켈-카드뮴 전지 (NiCd)는 우주선이 지구 그림자에 있을 때 에너지를 공급한다.

통신은 5W S 대역 트랜스폰더를 통해 제공되며, 최대 2.25 Mbit/s 다운링크 데이터 전송 및 2 kbit/s 업링크를 제공한다. 데이터는 하루에 최대 6번 전송된다. 데이터는 최대 300 MB를 저장할 수 있는 솔리드 스테이트 레코더를 사용하여 온보드에 저장된다. 명령 및 데이터 처리 시스템은 32비트 80386/80387 프로세서를 사용한다.[4]

3. 우주선 (Spacecraft)

조립 중인 TRACE


이 위성은 미국 고다드 우주 비행 센터에서 제작되었다. 망원경은 록히드 마틴의 첨단 기술 센터가 주도하는 컨소시엄에서 제작했다. 광학 장치는 스미소니언 천체물리 관측소(SAO)에서 최고 수준의 표면 마감으로 설계 및 제작되었다. 망원경은 30cm 구경과 1024 × 1024 전하 결합 소자(CCD) 검출기를 갖추고 있어 8.5 아크분 시야 (FoV)를 제공한다. 망원경은 상관 관계가 있는 이미지를 가시광선에서 라이먼 알파선을 거쳐 먼 자외선까지 다양한 파장에서 촬영하도록 설계되었다. 다양한 파장 통과 대역은 4,000 ~ 4,000,000 K의 플라스마 방출 온도에 해당한다. 광학 장치는 반사가 어려운 극자외선 (EUV) 빛을 초점에 맞추기 위해 특수 다층 기술을 사용한다. 이 기술은 1980년대 후반과 1990년대에 태양 이미징에 처음 사용되었으며, 특히 MSSTA 및 NIXT 사운딩 로켓 탑재체에서 사용되었다.

4. 관측 장비 (Experiment)

TRACE 위성의 주요 과학 장비는 TRACE 이미징 망원경이다.

4. 1. TRACE 이미징 망원경 (TRACE Imaging Telescope)

이 망원경은 카세그레인 반사경 설계를 따르며, 길이는 1.6m, 구경은 30cm이다. 초점 거리는 8.66m에 달한다. 망원경의 시야각은 8.5 x 8.5 각분이며, 공간 해상도는 1각초이다. 빛은 1024 x 1024 픽셀의 CCD 검출기에 초점을 맞추며, 이는 화소당 0.5각초의 해상도를 가진다. 기기의 이론적인 시간 해상도는 1초 미만이지만, 일반적으로는 5초 간격으로 관측이 이루어진다. 관측 시 노출 시간은 최소 2밀리초(ms)에서 최대 260초까지 조절 가능하다.

주경과 부경에는 극자외선(EUV) 및 자외선(UV) 관측에 최적화된 특수 수직 입사 코팅이 적용되어 있으며, 이 코팅은 거울을 네 개의 사분면으로 나눈다. 각 사분면 코팅은 동일한 크기의 이미지를 완벽하게 정렬하여 제공하도록 설계되었다. 어떤 사분면을 사용하여 관측할지는 입구 조리개 뒤에 있는 사분면 선택기 셔터 메커니즘으로 결정된다.

망원경은 다음과 같은 다양한 파장 대역에서 관측을 수행할 수 있다.

TRACE 망원경 관측 파장 대역
구분중심 파장 / 대역폭주요 관측 대상 (원소 방출선)
거울 코팅 117.3 nm / 0.64 nmFe IX
거울 코팅 219.5 nm / 0.65 nmFe XII
거울 코팅 328.4 nm / 1.07 nmFe XV
거울 코팅 4500 nm 중심 (광대역)자외선(UV)
필터 휠 1170 nm / 20 nm연속 스펙트럼 (UV)
필터 휠 2160 nm / 27.5 nmC I, Fe II
필터 휠 3155 nm / 2 nmC IV
필터 휠 4121.6 nm / 8.4 nmH I (Lyman-alpha)



자외선 영역에서의 추가적인 파장 선택은 CCD 앞에 장착된 필터 휠을 통해 이루어진다.

TRACE의 주경 조립체는 이전에 수행된 태양 관측 임무들의 기술을 기반으로 한다. 대표적으로 미국 공군을 위해 개발된 소형 탐사선 SWATH와, 1983년부터 1993년까지 스미소니언 천체물리 천문대(SAO)가 다섯 차례 발사했던 로켓 NIXT(Normal Incidence X-ray Telescope)에 사용된 주경 지지 기술이 활용되었다. 또한, 태양 및 헬리오스피어 관측소(SoHO)의 MDI(Michelson Doppler Imager) 장비 설계와 일부 부품도 TRACE 개발에 적용되었다.

5. 갤러리 (Image gallery)

(내용 없음)

5. 1. 코로나 루프 (Coronal Loops)

전형적인 수백만 켈빈 루프의 TRACE 이미지

5. 2. 태양 흑점 (Sunspots)

5. 3. 태양 전체 모습 (Full Sun)

태양 전체 원반의 TRACE 모자이크

참조

[1] 웹사이트 TRACE science mission terminated http://trace.lmsal.c[...] Lockheed Martin Solar and Astrophysics Lab 2010-06-21
[2] 웹사이트 Trajectory: TRACE (1998-020A) https://nssdc.gsfc.n[...] NASA 2021-10-28
[3] 웹사이트 Transition Region and Coronal Explorer http://trace.lmsal.c[...] Lockheed Martin Solar and Astrophysics Lab
[4] 웹사이트 Display: TRACE (1998-020A) https://nssdc.gsfc.n[...] NASA 2021-10-28



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