파커 태양 탐사선

3. 우주선

파커 태양 탐사선은 태양 근처의 극심한 열과 방사선으로부터 우주선을 보호하기 위해 태양 방열판을 장착하고 있다. 이 방열판은 육각형으로, 우주선의 태양을 향하는 쪽에 장착되어 있으며, 직경은 2.3m,^[33] 두께는 11.4cm이다. 가벼운 탄소 폼 코어를 가진 두 개의 강화 탄소-탄소 복합 재료 패널로 제작되었다.^[33] 이 방열판은 우주선 외부 온도를 약 1370°C까지 견딜 수 있도록 설계되었다. 방열판의 무게는 약 73kg이며, 우주선의 기기를 29°C로 유지한다.^[33]

흰색 반사 알루미나 표면층은 흡수를 최소화한다. 우주선 시스템과 과학 기기는 방열판 그림자의 중앙 부분에 위치해 있으며, 이곳에서는 태양으로부터의 직접적인 복사가 완전히 차단된다. 만약 방열판이 우주선과 태양 사이에 없다면, 탐사선은 수십 초 안에 손상되어 작동하지 않게 될 것이다. 지구와의 무선 통신은 각 방향으로 약 8분이 소요되므로, 파커 태양 탐사선은 스스로를 보호하기 위해 자율적이고 빠르게 행동해야 한다.

미션의 주요 동력원은 태양 전지판 (광전 배열)의 이중 시스템이다. 미션의 0.25 AU 외부에서 사용되는 주 광전 배열은 태양에 근접하는 동안 그림자 방열판 뒤로 후퇴하며, 훨씬 작은 보조 배열이 가장 가까이 접근하는 동안 우주선에 전원을 공급한다. 이 보조 배열은 펌핑된 유체 냉각을 사용하여 태양 전지판 및 계측기의 작동 온도를 유지한다.^[34][35]

4. 궤도 및 계획

파커 태양 탐사선은 금성에서 여러 차례 중력 보조(스윙바이)를 통해 궤도 근일점을 점차적으로 줄여, 최종적으로 태양 표면에서 약 6e6km까지 접근하도록 설계되었다.^[36] 이는 태양에 매우 근접하는 탐사 목적을 달성하기 위함이며, 탐사선은 태양 근처에서 열 복사 및 방사선에 노출되는 극심한 환경에서 작동해야 한다. 탐사 궤도에서 태양광 입사 강도는 지구 궤도에 비해 약 520배 강하며, 이를 위해 탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료로 제작된 약 1400℃를 견딜 수 있는 내열 실드가 탐사선 정면에 설치되어 있다.^[105]

탐사선은 거의 7년에 걸쳐 7번의 금성 스윙바이를 통해 태양 주위를 24번 공전하는 타원 궤도를 돌게 된다.^[36] 태양에 가장 근접했을 때 탐사선의 속도는 약 200km/s에 달하며,^[108] 이는 헬리오스-2보다 거의 3배 빠른, 인류가 만든 가장 빠른 물체가 된다.^[38][39][40] 이러한 궤적을 위해 탐사선은 델타 IV 헤비 발사체와 스타 48BV 고체 로켓 모터를 기반으로 하는 상단 단계를 사용하여 발사되었다.^[36]

2023년 9월 27일, 탐사선은 시속 394,736마일(176.5km/s)로 이동하여 뉴욕에서 도쿄까지 1분 안에 비행할 수 있는 속도에 도달했다.^[41] 궤도에 있는 모든 물체와 마찬가지로 탐사선은 중력으로 인해 근일점에 가까워지면서 가속하고, 원일점에 도달하면서 다시 감속한다. 파커 태양 탐사선의 마지막 중력 보조는 2024년 11월 6일에 발생했으며, 이로 인해 우주선은 태양 표면에서 불과 380만 마일 떨어진 새로운 궤도에 진입했다.^[42]

탐사선의 궤도 및 계획은 다음 표와 같다.

4. 1. 과학 목표

• 태양 코로나를 가열하고 태양풍을 가속하는 에너지 흐름을 추적한다.
• 낮은 태양 대기에서 코로나와 태양풍으로 에너지가 어떻게 전달되고 소멸되는가?
• 헬리오스피어 전체에서 관측되는 비평형 속도 분포를 어떤 과정이 형성하는가?
• 코로나의 과정이 헬리오스피어에서 태양풍의 특성에 어떤 영향을 미치는가?
• 태양풍의 근원지에서 플라스마와 자기장의 구조와 역학을 결정한다.
• 태양풍 근원 지역의 자기장이 광구 및 헬리오스피어와 어떻게 연결되는가?
• 태양풍의 근원이 안정적인가, 아니면 간헐적인가?
• 코로나에서 관측되는 구조가 어떻게 태양풍으로 진화하는가?
• 고에너지 입자를 가속하고 수송하는 메커니즘을 탐구한다.
• 충격파, 재결합, 파동 및 난류가 고에너지 입자 가속에 어떤 역할을 하는가?
• 고에너지 입자 가속에 필요한 근원 집단과 물리적 조건은 무엇인가?
• 코로나와 헬리오스피어에서 고에너지 입자는 어떻게 수송되는가?^{[46] [111]}

4. 2. 주요 관측 장비

5. 임무 진행 상황

파커 태양 탐사선은 2018년 8월 12일 07:31 (UTC)에 델타 IV 헤비 로켓으로 발사되었다.^[47] 발사 후 첫 주 동안 고이득 안테나, 자력계 붐 및 전계 안테나를 배치했다.^[47] 2018년 9월 초에 기기 활성화 및 테스트가 시작되었고, 2018년 10월 3일, 탐사선은 첫 번째 금성 통과를 성공적으로 수행하여 금성에 약 2400km 이내로 접근, 탐사선의 속도를 줄이고 태양에 더 가까운 궤도로 진입했다.^[55]

첫 번째 근일점은 2018년 11월 6일에 통과했다.^[56] 각 궤도 내에서 0.25 AU 이내의 부분은 탐사선이 능동적으로 자율 관측을 수행하는 과학 단계이며, 이 단계에서는 탐사선과의 통신이 대부분 차단된다.^[50] 과학 단계는 각 근일점 전후 며칠 동안 진행되며, 가장 이른 근일점에서는 11.6일, 마지막이자 가장 가까운 근일점에서는 9.6일 동안 지속된다.^[50]

2019년 12월 4일, 첫 관측 결과에 관한 4편의 논문이 네이처지에 발표되었다. 그중에는 35태양 반지름 부근에서 관측된 태양풍의 속도가 기존 예측보다 훨씬 빠르다는 내용이 포함되어 있었다.

2021년 4월 28일, 탐사선은 태양 코로나에 진입하는 첫 번째 근일점을 통과했다.

6. 주요 발견

7. 국제 협력

유럽 우주국(ESA)과 미국 항공우주국(NASA)의 솔라 오비터(SolO) 임무는 태양풍과 일시적인 현상을 태양의 기원에서부터 내행성 공간까지 추적하기 위해 파커 태양 탐사선(PSP)과 협력했다.^[86]

2022년, PSP와 SolO 계획자들은 태양 대기가 표면보다 150배 더 뜨거운 이유를 연구하기 위해 협력했다. SolO는 1.4억km 거리에서 태양을 관측했고, PSP는 근접 비행 중 약 900만km 거리에서 태양 코로나를 동시에 관측했다.^[87][88]

2024년 3월, 두 우주 탐사선은 태양에 가장 근접했다. PSP는 730만km, SolO는 4500만km 거리에서 각각 태양풍의 플라즈마를 측정하고 태양을 관측하여, 과학자들이 두 탐사선의 데이터를 비교할 수 있게 했다.^[89]

8. 갤러리

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