갈릴레오 (우주선)
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
갈릴레오 (우주선)은 미국 항공우주국(NASA)이 목성 탐사를 위해 개발한 탐사선으로, 1989년 발사되어 1995년 목성 궤도에 진입했다. 궤도선과 탐사정으로 구성되었으며, 궤도선은 목성 및 갈릴레이 위성들을, 탐사정은 목성 대기를 탐사했다. 갈릴레오는 목성의 대기, 자기권, 고리, 위성들을 탐사하며 다양한 과학적 성과를 거두었다. 이오의 화산 활동, 유로파의 얼음 표면 아래 액체 바다의 증거, 가니메데의 자기장, 칼리스토의 액체 염수층 증거 등을 발견했다. 2003년 목성 대기권으로 진입하며 임무를 종료했다.
더 읽어볼만한 페이지
- 갈릴레오 갈릴레이 - 시데레우스 눈치우스
갈릴레오 갈릴레이가 1610년에 출판한 《시데레우스 눈치우스》는 망원경으로 관측한 천체 기록으로, 달 표면, 수많은 별, 목성 주위의 네 개 천체에 대한 내용을 담고 있으며, 지동설 주장의 근거를 제시하며 과학 혁명에 영향을 미쳐 갈릴레오를 근대 과학의 선구자로 만들었다. - 갈릴레오 갈릴레이 - 갈릴레이 불변성
갈릴레이 불변성은 뉴턴 역학에서 뉴턴 운동 법칙이 갈릴레이 변환으로 연결된 모든 좌표계에서 동일하게 적용되는 개념으로, 뉴턴 상대성이라고도 불리지만, 아인슈타인의 상대성 이론은 로런츠 변환을 제시하며 재검토되었다. - 궤도선 - 목성 얼음 위성 탐사선
목성 얼음 위성 탐사선(Juice)은 유럽 우주국(ESA)의 목성 탐사선으로, 목성과 위성들의 대기, 표면, 내부 구조, 자기장을 탐사하며, 특히 가니메데의 해양층과 자기장 상호 작용을 상세히 조사하고, 유로파에서 생명체 관련 화학 물질과 얼음 지각 두께를 측정할 예정이다. - 궤도선 - 2001 마스 오디세이
2001 마스 오디세이는 화성 표면의 원소, 물, 광물 분포 및 방사선 환경을 조사하고 다른 화성 탐사 임무와의 통신을 중계하는 NASA의 화성 궤도 탐사선이다.
| 갈릴레오 (우주선) | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 임무 유형 | 목성 궤도 탐사선 |
| 운영 기관 | NASA |
| COSPAR ID | 1989-084B |
| SATCAT | 20298 |
| 웹사이트 | 갈릴레오 |
| 총 임무 기간 | 1989년 10월 18일 ~ 2003년 9월 21일 |
| 목성 궤도 기간 | 1995년 12월 8일 ~ 2003년 9월 21일 |
| 이동 거리 | 4,631,778,000 km (4.6e9 mi) |
| 제조사 | 제트 추진 연구소 메서슈미트-뵐코프-블롬 제너럴 일렉트릭 휴즈 항공 |
| 발사 질량 | 총 질량: 2,560 kg 궤도선: 2,220 kg 탐사선: 340 kg |
| 건조 질량 | 궤도선: 1,880 kg 탐사선: 340 kg |
| 탑재 질량 | 궤도선: 118 kg 탐사선: 30 kg |
| 전력 | 궤도선: 570 와트 탐사선: 730 와트시 |
| 발사일 | 1989년 10월 18일, 16:53:40 UTC |
| 발사 로켓 | OV-104 STS-34/IUS |
| 발사 장소 | 케네디 LC-39B |
| 임무 시작 | 1995년 12월 8일, 01:16 UTC SCET |
| 폐기 방식 | 목성으로 제어 진입 |
| 폐기일 | 2003년 9월 21일, 18:57:18 UTC |
| 프로그램 | 대형 전략 과학 임무 행성 과학 부문 |
| 이전 임무 | 보이저 1호 |
| 다음 임무 | 카시니-하위헌스 |
 | |
| 행성 간 비행 | |
| 금성 플라이바이 (중력 도움) | 거리: 16,000 km 도착일: 1990년 2월 10일 |
| 지구 플라이바이 (중력 도움) | 거리: 960 km 및 303 km 도착일: 1990년 12월 8일 및 1992년 12월 8일 |
| 951 가스프라 플라이바이 | 거리: 1,601 km 도착일: 1991년 10월 29일 |
| 243 이다 플라이바이 | 거리: 2,400 km 도착일: 1993년 8월 28일 |
| 목성 궤도 진입 | 구성 요소: 궤도선 도착일: 1995년 12월 8일, 01:16 UTC SCET |
| 목성 대기 진입 | 구성 요소: 탐사선 도착일: 1995년 12월 7일, 22:04 UTC SCET 위치: 좌표 06°05′N 04°04′W 진입 인터페이스 |
| 탑재 장비 | |
| SSI | 고체 상태 이미저 |
| NIMS | 근적외선 매핑 분광계 |
| UVS | 자외선 분광계 |
| PPR | 광도계-방사계 |
| DDS | 먼지 감지기 하위 시스템 |
| EPD | 고에너지 입자 감지기 |
| HIC | 중이온 계수기 |
| MAG | 자력계 |
| PLS | 플라스마 하위 시스템 |
| PWS | 플라스마 파동 하위 시스템 |
2. 갈릴레오 계획의 역사
미국항공우주국(NASA)이 추진한 목성 탐사 계획으로, 목성의 대기와 표면을 관측하기 위해 목성 표면에 탐사선을 직접 발사하여 수행하고자 하였다. NASA는 목성 표면과 대기 조성을 알기 위해 1989년에 갈릴레오 탐사선을 목성에 발사하였다. 탐사선은 1991년 11월에 소행성 궤도를 통과하면서 가스프라 소행성의 근접 사진을 보내왔다. 또한 1995년 12월에 목성 궤도에 진입해 일부는 낙하산을 타고 목성 대기 속으로 들어가는 데 성공했다. 또, 목성의 위성 궤도에 남은 모선은 22개월 간 계속 궤도를 따라 돌면서 목성의 표면을 관측하였다.
당초 1986년 5월에 우주왕복선을 이용하여 발사, 켄타우루스 로켓을 통해 목성으로 바로 보낼 예정이었지만, 1986년 1월 28일 챌린저호 참사로 인해 발사가 연기되었다. 이 사고로 우주왕복선 계획이 변경되었고, 액체 연료를 사용하는 켄타우루스를 우주왕복선에 탑재하는 것은 위험하다는 판단에 따라 취소되었다.[21] 로저스 위원회는 챌린저호 참사 보고서에서 NASA의 안전 프로토콜과 위험 관리에 대해 비판하며, 특히 켄타우루스-G 단계의 위험성을 지적했다. 1986년 6월 19일, NASA 관리자 제임스 C. 플레처는 셔틀-켄타우루스 프로젝트를 취소했다.[21] 결국, 더 안전하다고 여겨지는 고체 로켓인 관성 상단 로켓(IUS)을 사용하기로 결정되었다.
켄타우루스 로켓을 사용할 수 없게 되자, JPL의 임무 설계 관리자 겸 항법 팀장인 로버트 미첼은 데니스 번스, 루이스 다마리오, 로저 디엘과 팀을 이루어 2단계 IUS만으로 갈릴레오를 목성으로 보낼 궤도를 찾기 시작했다. 로저 디엘은 목성에 도달하기 위한 추가 속도를 얻고자 여러 번의 중력 보조를 활용하는 아이디어를 제안했다. 이는 갈릴레오가 금성을 지나고 지구를 두 번 통과하는 방식으로, 금성-지구-지구 중력 보조(VEEGA) 궤적이라 불렸다.[21]
VEEGA 궤적은 금성과 지구를 스윙바이하여 속도를 높이는 방법이었다. 이 덕분에 1989년 10월 18일 아틀란티스 (STS-34)에 실려 발사될 수 있었다.
VEEGA 궤도 선택으로 갈릴레오의 목성 도착 시간은 30개월에서 60개월로 늘어났지만, 탐사선을 목성에 보낼 수 있게 되었다. 또한, 금성 주변 통과 시 강한 태양 광선으로부터 보호하기 위해 전체를 "햇빛 가리개"로 덮는 구조가 되었다.[21]
갈릴레오 우주선에는 일반 목적 열원 방사성 동위원소 열전 발전기(GPHS-RTG) 한 쌍이 탑재되었고, 여기에는 플루토늄-238이 연료로 사용되었다. 이 때문에 핵연료 탑재에 대한 논란이 있었다.
갈릴레오 계획의 주요 일정은 다음과 같다.
- 1989년 10월 18일: 아틀란티스 (STS-34) 발사.
- 1990년
- 2월 10일: 금성 스윙바이.
- 12월 8일: 1차 지구 스윙바이.
- 1991년
- 4월 11일: 고이득 안테나 전개 실패.
- 10월 29일: 소행성 가스프라 근접 관측.
- 1992년 12월 8일: 2차 지구 스윙바이.
- 1993년 8월 28일: 소행성 이다 근접 관측.
- 1994년 7월 21일: 슈메이커-레비 9 혜성의 목성 충돌 관측.
- 1995년
- 7월 13일: 프로브 분리.
- 12월 7일: 프로브가 목성 대기권에 돌입, 57분 후 통신 두절. 같은 날 궤도선도 목성 주회 궤도에 진입.
- 2000년 12월: 토성 탐사선 카시니와 목성의 자기권 공동 관측.
- 2003년 9월 21일: 목성 대기권에 돌입하여 임무 종료.
2. 1. 배경
미국 항공우주국(NASA)의 제트 추진 연구소(JPL)는 1959년부터 목성 탐사선 발사를 고려했다. 초기에는 심우주 비행, 행성 통과, 궤도선, 대기 진입 및 착륙선 등의 네 가지 임무 개념이 개발되었다.[6]1969년, 파이어니어 10호와 파이어니어 11호 두 대의 목성 탐사선이 승인되었고, NASA의 에임스 연구 센터가 임무 계획을 담당했다.[6] 1972년 3월 발사된 ''파이어니어 10호''는 1973년 12월 목성에 200000km 이내로 접근했다. 1973년 4월 발사된 ''파이어니어 11호''는 1974년 12월 목성에 34000km 이내로 접근한 후 토성으로 향했다.
1977년에는 더 발전된 보이저 1호와 보이저 2호가 각각 9월 5일과 8월 20일에 발사되어 1979년 3월과 7월에 목성에 도달했다.[7] Voyager 2|보이저 2호영어가 Voyager 1|보이저 1호영어보다 먼저 발사되었지만, Voyager 1|보이저 1호영어가 먼저 목성과 토성에 도달했다.[8]
보이저 계획 승인 후, NASA는 목성 궤도 탐사선과 대기 탐사선의 필요성을 검토했다. 당시 대기 탐사선의 열 보호막 제작 기술은 아직 존재하지 않았고, 방사선 영향에 대한 우려도 있었다. 1973년 12월 ''파이어니어 10호''의 근접 비행 결과, 방사선 영향은 예상보다 심각하지 않은 것으로 나타났다.
NASA는 JPL을 목성 궤도 탐사선(JOP) 프로젝트의 주도 센터로 지정했고, 존 R. 카사니가 초대 프로젝트 매니저가 되었다.[9] JOP는 목성을 방문하는 다섯 번째 우주선이지만, 궤도를 도는 것은 처음이며, 탐사선은 대기권에 진입하는 최초의 우주선이 될 것이었다.
에임스 연구소와 JPL은 ''파이어니어'' 우주선 대신 ''보이저''에 사용된 것과 같은 ''마리너'' 우주선을 사용하기로 결정했다. ''마리너''는 ''파이어니어''보다 더 무거웠지만, 자세 제어 시스템을 통해 고해상도 이미지 촬영이 가능했다.
JOP의 예상 비용은 6.34억달러 (1979년 기준)였으며, 미국 의회는 1977년 7월 19일에 목성 궤도 탐사선에 대한 자금 지원을 승인했다.[11] JOP는 1977년 10월 1일에 공식적으로 시작되었다.
프로젝트 매니저 카사니는 프로젝트에 더 영감을 줄 수 있는 이름을 제안하도록 요청했고, 가장 많은 표를 얻은 것은 갈릴레오 갈릴레이를 기리기 위한 "갈릴레오"였다. 1978년 2월, 카사니는 공식적으로 "갈릴레오"라는 이름의 선택을 발표했다.
2. 2. 기획
NASA의 과학 자문 그룹은 목성 궤도 탐사선 및 대기 탐사선의 요구 사항을 고려했다. 당시에는 대기 탐사선의 열 보호막 제작 기술이 없었고, 목성의 환경을 시험할 시설도 1980년까지는 마련되지 않을 예정이었다. 또한 우주선 부품이 방사능에 영향을 받을 수 있다는 우려도 있었으나, 파이오니어 10호와 파이오니어 11호의 근접 비행 이후 이 문제가 더 잘 이해될 수 있었다. 1973년 12월, 파이오니어 10호의 근접 비행 결과, 방사능의 영향은 예상보다 심각하지 않은 것으로 나타났다.[9] NASA는 제트 추진 연구소(JPL)를 목성 궤도 탐사선(JOP) 프로젝트의 주도 센터로 지정했고,[9] 존 R. 카사니가 초대 프로젝트 매니저로 임명되었다.[9]JOP는 목성을 방문하는 다섯 번째 우주선이지만, 목성 궤도를 도는 것은 처음이며, 탐사선이 목성 대기권에 진입하는 것도 최초였다.[9] 에임스 연구소와 JPL은 목성 궤도 탐사선에 마리너 계획의 우주선을 사용하기로 결정했다. 보이저 계획에도 사용된 마리너 우주선은 세 개의 자이로스코프와 두 세트의 질소 제트 추진기를 갖춘 자세 제어 시스템을 갖추고 있었다. 자세는 태양과 카노푸스를 기준으로 결정되었으며, 두 개의 주 센서와 네 개의 보조 별 추적기 센서, 관성 기준 장치, 가속도계로 제어되었다. 이 시스템 덕분에 우주선은 고해상도 이미지를 촬영할 수 있었지만, 무게가 722kg으로 파이오니어 우주선(146kg)보다 훨씬 무거웠다.
무게 증가는 여러 문제를 야기했다. 보이저 우주선은 타이탄 IIIE 로켓에 센타우루스 상단을 결합하여 발사했지만, 타이탄 로켓은 퇴역했다. 1970년대 후반, NASA는 우주 왕복선 개발에 집중하여 일회용 로켓을 대체하려 했다.[10] 1975년 말, NASA는 모든 행성 탐사 임무를 우주 왕복선으로 발사하기로 결정했고, JOP가 첫 번째 임무가 될 예정이었다.[10] 우주 왕복선은 저궤도 이상의 궤도에 탑재체를 발사하기 위해 우주 예인선을 사용해야 했지만, 이는 승인되지 않았다. 대신 미국 공군(USAF)은 고체 연료 방식의 잠정 상단(IUS)을 개발했고, 후에 관성 상단으로 이름이 변경되었다.[10]
IUS는 두 단계로 구성되었는데, 하나는 약 9706.87kg의 추진제를 가진 대형 단계, 다른 하나는 약 2721.55kg의 추진제를 가진 소형 단계였다. 대부분의 위성 발사에는 두 단계로 충분했지만, 행성 탐사 임무에는 두 개의 대형 단계와 하나의 소형 단계, 총 세 단계가 필요했다. NASA는 보잉과 3단계 IUS 개발 계약을 체결했다.[10] 그러나 2단계 IUS는 중력 보조 기동 없이는 탑재체를 목성으로 보낼 만큼 강력하지 않았다. 이 때문에 임무 기간이 늘어나 우주선 부품 노후화, 전력 및 추진제 소모, 태양 근접 비행으로 인한 열 응력 등의 문제가 발생할 수 있었다.[10]
JOP의 예상 비용은 6.34억달러 (1979년 기준)였으며, 미국 의회는 1977년 7월 19일에 목성 궤도 탐사선에 대한 자금 지원을 승인했다.[11] JOP는 1977년 10월 1일에 공식적으로 시작되었다.[11] 프로젝트 매니저 카사니는 프로젝트에 참여한 사람들에게 더 영감을 줄 수 있는 이름을 제안하도록 요청했고, 가장 많은 표를 얻은 것은 갈릴레오 갈릴레이의 이름을 딴 "갈릴레오"였다. 갈릴레오는 망원경으로 목성을 처음 관찰하고 1610년에 갈릴레이 위성을 발견한 인물이다. 1978년 2월, 카사니는 공식적으로 "갈릴레오"라는 이름을 선정했다고 발표했다.[11]
2. 3. 준비
미항공우주국은 신뢰성을 높이고 비용을 절감하기 위해 가압식 대기 탐사선을 통풍식으로 변경했다.[12] 이로 인해 탐사선 내부 압력이 외부와 동일하게 유지되어 목성 대기에서 수명이 연장되었지만, 무게가 늘어났다. 신뢰성 향상을 위한 구조 변경으로 무게가 추가되었다.[12] 우주 왕복선 외부 연료 탱크의 경량 버전, 필수적이지 않은 장비를 제거한 우주 왕복선 궤도선, 우주 왕복선 주 엔진(SSME)을 최대 출력으로 가동해야 했다.[12] 엔진을 최대 출력으로 가동하기 위해 더 정교한 엔진 냉각 시스템을 개발해야 했다.[12]
당초 계획은 STS-23 임무에서 ''갈릴레오''를 발사하는 것이었다.[13] 1980년까지 우주 왕복선 프로그램 지연으로 발사 날짜가 1984년으로 늦춰졌다.[14] NASA는 ''갈릴레오''를 두 개의 임무로 나누어 발사하기로 결정하고, 1984년 2월에 궤도선을 발사하고 한 달 뒤 탐사선을 발사하기로 했다.[15] 이 구성은 두 번째 우주 왕복선 임무와 탐사선을 목성까지 수송하기 위한 두 번째 운반 우주선 제작을 필요로 했으며, 추가 비용이 발생했다.[15]
1980년 말, 관성 상단 로켓(IUS)의 가격이 상승했다.[15] 미 공군은 2단 IUS 개발 비용 초과를 흡수할 수 있었지만, NASA는 3단 버전 개발에 대한 견적을 받고 예산보다 더 많은 금액이었다.[15] 1981년 1월 15일, 로버트 A. 프로쉬 NASA 행정관은 NASA가 3단 IUS 지원을 철회하고 센타우르 G 프라임 상단 로켓을 사용하겠다고 발표했다.[15]
센타우르는 IUS에 비해 훨씬 강력하고 부드러워 탑재체 손상 위험을 줄였다.[15] 또한 껐다 켤 수 있어 유연성을 제공하여 임무 성공 가능성을 높이고 소행성 근접 비행 옵션을 허용했다.[15] 유일한 우려는 안전이었는데, 액체 수소를 포함하는 액체 연료 로켓보다 고체 연료 로켓이 안전하다고 여겨졌다.[15] NASA 엔지니어들은 추가 안전 기능을 개발하는 데 최대 5년이 걸리고 최대 1억달러의 비용이 들 것으로 추정했다.[15]
1981년 2월, 제트추진연구소(JPL)은 백악관 예산 관리국(OMB)이 NASA 예산을 삭감하고 ''갈릴레오'' 취소를 고려하고 있다는 것을 알게 되었다.[15] 미 공군은 ''갈릴레오'' 취소를 막기 위해 개입했다.[15] JPL은 지구에서 목성까지 신호가 35분에서 52분까지 걸리기 때문에 심우주 탐사선에 필수적인 자율 우주선 경험이 있었다.[16] 미 공군은 위성이 지상국에 의존하지 않고 자세를 결정하고, 대위성 무기에 대한 독립적인 회피 조치를 취하며, 목성의 자기권 방사선을 견디도록 설계하는 방식에 관심이 있었다.[16] 1981년 2월 6일, 스트롬 서먼드 상원 임시 의장은 OMB 국장 데이비드 스톡만에게 ''갈릴레오''가 국가 방위에 필수적이라고 주장했다.[16]
1984년 12월, 소행성 29 암피트리테 근접 비행이 ''갈릴레오'' 임무에 추가 제안되었다.[17] JPL은 소행성을 10000km 이상 피하고 싶어했지만, 29 암피트리테는 가장 큰 소행성 중 하나여서 근접 비행이 큰 가치가 있을 수 있었다.[17] 근접 비행으로 우주선의 목성 도착이 지연되고, 추진제 소비로 목성 궤도 수가 줄었다.[17] 29 암피트리테 근접 비행은 1984년 12월 6일 제임스 M. 베그스 NASA 행정관에 의해 승인되었다.[17]
테스트 중, 우주선 주위로 전기 신호를 전송하는 시스템에서 오염이 발견되어 재제작되었다.[17] 문제는 클로로플루오로카본으로 거슬러 올라갔다.[17] 전자기 방사선 환경에서 메모리 장치 성능 문제도 감지되었다.[17] 구성 요소가 교체되었지만, 읽기 방해 문제가 발생했다.[17] 각 구성 요소를 제거, 테스트, 교체해야 했다.[17] 모든 우주선 구성 요소와 예비 부품은 최소 2,000시간 테스트를 받았다.[17] 우주선은 최소 5년 동안 지속될 것으로 예상되었다.[17] 1985년 12월 19일, JPL을 떠나 플로리다 케네디 우주 센터로 이동했다.[17] ''갈릴레오'' 임무는 1986년 5월 20일 아틀란티스를 사용하여 STS-61-G로 예정되었다.[18]
2. 4. 재검토
미국항공우주국(NASA)의 목성 탐사 계획인 갈릴레오 계획은 원래 1986년 5월에 우주왕복선을 이용하여 발사, 켄타우루스 로켓을 통해 목성으로 바로 향할 예정이었다. 그러나 1986년 1월 28일 챌린저호 참사로 인해 발사가 연기되었다. 이 사고로 우주왕복선 계획이 변경되었고, 액체 연료를 사용하는 켄타우루스를 우주왕복선에 탑재하는 것은 위험하다는 판단에 따라 취소되었다.[21]로저스 위원회는 챌린저호 참사 보고서에서 NASA의 안전 프로토콜과 위험 관리에 대해 비판하며, 특히 켄타우루스-G 단계의 위험성을 지적했다. 1986년 6월 19일, NASA 관리자 제임스 C. 플레처는 셔틀-켄타우루스 프로젝트를 취소했다.[21] 결국, 더 안전하다고 여겨지는 고체 로켓인 관성 상단 로켓(IUS)을 사용하기로 결정되었다.
켄타우루스 로켓을 사용할 수 없게 되자, 갈릴레오를 목성으로 보낼 방법이 없는 것처럼 보였다. 로스앤젤레스 타임스 과학 기자 우샤 리 맥팔링은 "''갈릴레오''의 유일한 여정은 스미소니언 협회로 가는 것뿐인 듯했다"라고 언급했다.[21]
이러한 상황에서 JPL의 임무 설계 관리자 겸 항법 팀장인 로버트 미첼은 데니스 번스, 루이스 다마리오, 로저 디엘과 팀을 이루어 2단계 IUS만으로 갈릴레오를 목성으로 보낼 궤도를 찾기 시작했다. 로저 디엘은 목성에 도달하기 위한 추가 속도를 얻고자 여러 번의 중력 보조를 활용하는 아이디어를 제안했다. 이는 갈릴레오가 금성을 지나고 지구를 두 번 통과하는 방식으로, 금성-지구-지구 중력 보조(VEEGA) 궤적이라 불렸다.[21]
VEEGA 궤적은 금성과 지구를 스윙바이하여 속도를 높이는 방법이었다. 이 덕분에 1989년10월 18일 아틀란티스 (STS-34)에 실려 발사될 수 있었다.
VEEGA 궤도 선택으로 갈릴레오의 목성 도착 시간은 30개월에서 60개월로 늘어났지만, 탐사선을 목성에 보낼 수 있게 되었다. 또한, 금성 주변 통과 시 강한 태양 광선으로부터 보호하기 위해 전체를 "햇빛 가리개"로 덮는 구조가 되었다.[21]
갈릴레오 우주선에는 일반 목적 열원 방사성 동위원소 열전 발전기(GPHS-RTG) 한 쌍이 탑재되었고, 여기에는 플루토늄-238이 연료로 사용되었다. 이 때문에 핵연료 탑재에 대한 논란이 있었다.
3. 갈릴레오 탐사선의 구조
미항공우주국(NASA)이 추진한 목성 탐사 계획으로, 목성의 대기와 표면을 관측하기 위해 탐사선을 직접 목성 표면에 발사했다. 탐사선은 궤도 주회 관측기(인공위성)와 대기권 돌입 관측기(프로브)로 구성되어 있으며, 1989년에 발사되어 1995년 목성 궤도에 진입했다. 궤도선은 800x800 화소의 CCD 카메라나 각종 기기들을 탑재하고, 통신용 안테나 2기와 프로브와 통신을 위한 안테나 1기를 장비했다. 또한, 플루토늄의 붕괴열을 이용하는 원자력 전지를 탑재했다.
주 안테나(고이득 안테나)가 예정대로 펼쳐지지 않아, 지구와의 통신에는 소형 안테나가 사용되었다. 주 안테나보다 저속으로밖에 교신할 수 없었기 때문에, 탐사선 프로그램을 원격 조작으로 다시 써서 관측 데이터를 압축하여 전송하는 등의 대책이 취해졌다.
프로브는 궤도선 하부에 잡힌 형태로 궤도까지 운반되었다. 목성의 대기권 진입에 견딜 수 있도록 견고한 원추형 커버에 싸여 있으며, 방출된 후에는 3단계로 펼쳐지는 낙하산으로 감속하고, 외곽 부분을 분리하여 본체만 남게 되며, 관측기 본체에 연결된 3단계 낙하산이 펼쳐지면서 본격적인 대기권 내 관측이 시작된다.
3. 1. 궤도선
미항공우주국(NASA)이 추진한 목성 탐사 계획의 일환으로 제작된 궤도선은 목성의 대기와 표면을 관측하는 주 임무를 수행했다. 800x800 화소의 CCD 카메라와 각종 측정 장비를 탑재하고 있었으며, 지구와의 통신을 위해 대형 및 소형 안테나 2기, 그리고 탐사정(프로브)과의 통신 중계용 안테나 1기를 갖추고 있었다. 전력 공급은 플루토늄 붕괴열을 이용하는 원자력 전지를 통해 이루어졌다.[23]하지만 주 안테나(고이득 안테나)가 제대로 펼쳐지지 않는 문제가 발생하면서, 지구와의 통신에는 저속 통신만 가능한 소형 안테나를 사용해야 했다. 이러한 제약을 극복하기 위해 탐사선 프로그램을 원격으로 수정하여 관측 데이터를 압축 전송하는 등의 대책을 마련하였다.
3. 2. 탐사정 (프로브)
미항공우주국이 추진한 목성 탐사 계획으로, 목성의 대기와 표면을 관측하기 위해 탐사선을 직접 목성 표면에 발사했다. 탐사선은 궤도 주회 관측기(인공위성)와 대기권 돌입 관측기(프로브)로 구성되어 있으며, 1989년에 발사되어 1995년 목성 궤도에 진입했다. 프로브는 낙하산을 이용해 목성 대기 속으로 진입하는 데 성공했다.[23]프로브는 궤도선 하부에 부착된 형태로 궤도까지 운반되었다. 목성 대기권 진입에 견딜 수 있도록 견고한 원추형 커버로 둘러싸여 있었으며, 방출 후에는 3단계 낙하산을 펼쳐 감속했다. 이후 외곽 부분을 분리하고 본체만 남아 관측기 본체에 연결된 3단계 낙하산을 펼쳐 본격적인 대기권 내 관측을 시작했다.
4. 비행 과정
미국항공우주국(NASA)의 목성 탐사 계획인 갈릴레오 계획은 목성의 대기와 표면을 관측하기 위해 탐사선을 목성에 직접 발사하는 방식으로 진행되었다. 1989년 발사된 갈릴레오 탐사선은 1995년 목성 궤도에 진입하여 탐사정을 목성 대기 속으로 낙하시켰고, 모선은 목성 궤도를 돌며 관측을 계속했다.
1986년 우주왕복선 발사 예정이었으나, 챌린저호 폭발 사고로 연기되었다. 액체 연료 로켓인 켄타우루스 대신 고체 로켓인 관성 상단 로켓(IUS)을 사용, 금성과 지구를 이용해 스윙바이를 수행하여 속도를 높이는 VEEGA (Venus Earth Earth Gravity Assist) 방법을 사용하여 목성으로 향했다.
갈릴레오 탐사선의 비행 과정은 다음과 같다.
- 1989년 10월 18일: 우주왕복선 아틀란티스(STS-34) 발사.
- 1990년
- 2월 10일: 금성 스윙바이.
- 12월 8일: 1차 지구 스윙바이.
- 1991년
- 4월 11일: 고이득 안테나 전개 실패. 소형 안테나로 통신.
- 10월 29일: 소행성 가스프라 근접 관측.
- 1992년 12월 8일: 2차 지구 스윙바이.
- 1993년 8월 28일: 소행성 이다 근접 관측.
- 1994년 7월 21일: 슈메이커-레비 9 혜성의 목성 충돌 관측.
- 1995년
- 7월 13일: 프로브 분리.
- 12월 7일: 프로브가 목성 대기권에 돌입, 궤도선도 목성 주회 궤도에 진입.
- 2000년 12월: 카시니와 목성 자기권 공동 관측.
- 2003년 9월 21일: 유로파의 생명체 존재 가능성 때문에, 탐사선에 부착된 지구 미생물에 의한 오염을 막기 위해 목성 대기권에 충돌시켜 임무 종료.[1][95]
4. 1. 발사 및 지구 출발
1989년 10월 18일 우주왕복선 아틀란티스(STS-34)에 실려 발사되었다.[21] 원래 1986년 5월에 발사될 예정이었으나, 우주왕복선 챌린저호 폭발 사고로 인해 연기되었다.[21] 이 사고로 미국 항공우주국(NASA)의 안전 프로토콜과 위험 관리에 대한 비판이 제기되었고, 특히 액체 연료를 사용하는 켄타우루스 로켓을 우주왕복선에 탑재하는 계획이 위험하다는 판단에 따라 변경되었다.
NASA는 켄타우루스 대신 비교적 안전한 고체 로켓인 관성 상단 로켓(IUS)을 사용하기로 결정했다. 그러나 IUS는 켄타우루스보다 추진력이 약해 목성으로 직접 향하는 대신 금성과 지구를 이용해 스윙바이를 수행하여 속도를 높이는 VEEGA(Venus Earth Earth Gravity Assist) 궤도를 채택했다.[21] VEEGA 궤도는 금성을 한 번, 지구를 두 번 지나면서 중력 보조를 받아 목성으로 향하는 방식이다.
VEEGA 궤도를 채택하면서 갈릴레오는 금성 근처를 지나게 되어 강렬한 태양 광선으로부터 보호하기 위해 전체를 "햇빛 가리개"로 덮는 구조를 갖추게 되었다. 또한, 지구와의 최대 거리가 멀어져 신호 강도가 약해질 것을 대비하여, 호주 캔버라 심우주 통신 단지의 안테나와 파크스 천문대의 안테나를 활용했다.[21]
갈릴레오는 저궤도에서 우주왕복선으로부터 분리된 후, IUS를 점화하여 지구 궤도를 벗어나 목성으로 향했다.[21]
4. 2. 금성 및 지구 스윙바이
1989년 10월 18일에 발사된 갈릴레오 우주선은 1990년 2월 10일 금성 스윙바이를 실시했다.[21] 이 과정에서 금성 대기 관측 등 과학적 임무를 수행했다.갈릴레오는 금성 스윙바이 이후, 1990년 12월 8일 1차 지구 스윙바이를 실시했다.[21] 지구 근접 비행은 지구의 충격파 연구 등 여러 실험을 수행할 기회를 제공했다. 지구 자기장에 의해 굴절된 태양풍은 지구 어두운 쪽에 자기 꼬리를 만드는데, 갈릴레오는 지구로부터 56000km 떨어진 거리에서 자기 꼬리를 관측했다. 또한 자기 폭풍과 휘슬러를 감지했다.[37] 중간권 구름을 찾아 오존층 손상 가능성을 확인했다.[37]
1992년 12월 8일, 갈릴레오는 2차 지구 스윙바이를 실시했다.[21] 이러한 일련의 스윙바이(VEEGA, Venus Earth Earth Gravity Assist)를 통해 갈릴레오는 목성으로 향할 수 있는 충분한 속도를 얻었다.
4. 3. 소행성 조우
1991년 10월 29일, 소행성 가스프라에 접근하여 관측하였다.[1] 1993년 8월 28일에는 소행성 이다에 접근하여 관측하였고, 이다의 위성 다크틸을 발견했다.[2]4. 4. 슈메이커-레비 9 혜성 충돌 관측
1993년 3월 26일, 항해 중이던 천문학자 캐롤린 S. 슈메이커, 유진 M. 슈메이커, 데이비드 H. 레비는 목성을 공전하는 혜성 조각들을 발견했다. 이 혜성은 목성의 로슈 한계 안쪽을 통과하다가 조석력에 의해 부서진 잔해였으며, 슈메이커-레비 9 혜성으로 명명되었다. 계산 결과, 이 혜성은 1994년 7월 16일부터 24일 사이에 목성에 충돌할 것으로 예측되었다.''갈릴레오''는 당시 238e6km 떨어진 거리에 있었지만, 목성이 카메라에서 66 픽셀 너비로 보이는, 이 사건을 관측하기에 완벽한 위치에 있었다. 지상 망원경은 목성의 밤 쪽에 충돌이 일어날 것이기 때문에, 충돌 지점이 시야에 들어올 때까지 기다려야 했다.
예상과 달리 21개의 혜성 조각 중 첫 번째 조각은 약 320000km/h의 속도로 목성 대기에 충돌하여 3000km 높이의 불덩이로 폭발했다. 이는 행성의 밤쪽임에도 불구하고 지상 망원경으로 쉽게 관찰할 수 있었다. 충돌은 행성에 지구의 두세 배 크기의 일련의 어두운 흉터를 남겼으며, 이는 수 주 동안 지속되었다. ''갈릴레오''가 자외선으로 충돌을 관찰했을 때, 불덩이는 약 10초 동안 지속되었지만, 적외선에서는 90초 이상 지속되었다. 혜성 조각이 행성에 충돌했을 때, 목성의 전체 밝기는 약 20% 증가했다. NIMS는 한 조각이 지름 7km의 불덩이를 만들었고, 이는 태양 표면보다 더 뜨거운 8,000,000의 온도로 타올랐음을 관찰했다.[1]
4. 5. 목성 도착 및 탐사
1995년 12월 7일, ''갈릴레오'' 탐사선은 목성계에 도착했다. 궤도선은 그날 11:09 (UTC)에 유로파를 32500km 근접 통과했고, 15:46 (UTC)에는 이오를 890km 근접 통과하여 이오의 중력을 이용해 속도를 줄이고 임무 후반에 사용할 추진제를 절약했다. 19:54에는 목성에 가장 가까이 접근했다. 궤도선의 전자 장비는 방사선 차폐가 강력했지만, 예상보다 방사선이 강해 우주선 설계 한계를 거의 초과했다. 항법 시스템 중 하나가 고장 났지만, 백업 시스템이 대체했다.[48] 대부분의 로봇 우주선은 고장에 대응하여 안전 모드로 전환해 지구로부터 추가 지시를 기다리지만, ''갈릴레오''는 도착 시퀀스 중 엄청난 거리와 긴 왕복 시간 때문에 이러한 조치가 불가능했다.[48]
· · · · ·
탐사선에서 수집된 데이터를 바탕으로, ''갈릴레오'' 궤도선은 태양계 외곽으로 향하는 것을 막기 위해 속도를 늦춰야 했다. 12월 8일 00:27 (UTC)에 시작해 49분간 지속된 연소 시퀀스를 통해 우주선 속도가 600m/s 감소했으며, 주차 궤도에 진입하여 궤도 주기가 198일이 되었다. 이로써 ''갈릴레오'' 궤도선은 목성의 최초 인공위성이 되었다.[64] 초기 궤도의 대부분은 탐사선에서 지구로 데이터를 전송하는 데 사용되었다. 1996년 3월 26일, 궤도선이 원점에 도달했을 때 주 엔진을 다시 점화하여 궤도를 목성 반지름의 4배에서 10배로 늘렸다. 이 시점에서 궤도선은 임무 계획에서 허용된 방사선의 절반을 받았으며, 더 높은 궤도는 방사선 노출을 제한하여 기기를 최대한 오래 보존하기 위한 것이었다.
우주선은 긴 타원 궤도로 목성 주위를 돌았으며, 각 궤도는 약 2개월간 지속되었다. 이 궤도들로 인해 목성과의 거리가 달라지면서 ''갈릴레오''는 행성의 광대한 자기권의 다양한 부분을 샘플링할 수 있었다. 궤도는 목성의 가장 큰 위성에 대한 근접 비행을 위해 설계되었다. 궤도 명명 체계는 해당 궤도에서 만나는 위성의 첫 글자(아무것도 만나지 않을 경우 "J")와 궤도 번호를 사용했다.
4. 5. 1. 목성 대기 탐사
Galileo영어 탐사정은 1995년 12월 7일 목성 대기에 진입하여 데이터를 수집했다. 진입 속도는 170700km/h였고, 최대 228g0의 감속을 견뎠다.[52][53] 이 과정에서 온도는 14000°C까지 치솟았고, 탐사정의 방열판은 절반 이상(80kg) 소실되었다.[54][55]목성 대기는 당초 예상보다 더 뜨겁고 밀도가 높았으며, 헬륨 함량은 예상의 절반에 불과했다. 구름층 구조도 예상과 달랐는데, 뚜렷한 층은 1.55bar 압력에서 측정된 한 층뿐이었다.[60] 탐사정은 최대 330mph의 강풍을 감지했는데, 이는 바람이 내부 열원에 의해 생성됨을 시사한다.[60] 대기 중 질소, 탄소, 황의 비율은 태양의 3배였고,[61][56] 번개 활동은 지구의 10분의 1 수준으로 적었다.[63] 특히 불활성 기체(아르곤, 크립톤, 제논)의 비율이 높은 것은 목성이 과거에 더 추운 환경이었음을 나타낸다.[63]
탐사선은 낙하산 전개 지연으로 상층 대기 관측에 일부 손실이 있었고, 22.7atm 압력에서 통신이 두절되기 전까지 61.4분간 데이터를 전송했다.[59] 이후 탐사선은 1700°C 온도와 5000atm 압력에서 파괴된 것으로 추정된다.
4. 5. 2. 갈릴레이 위성 탐사
미국항공우주국(NASA)의 목성 탐사 계획인 갈릴레오 계획은 목성의 대기와 표면 관측을 위해 탐사선을 목성에 직접 발사하는 방식으로 진행되었다. 1989년 발사된 갈릴레오 탐사선은 1991년 951 가스프라 소행성의 근접 사진을 전송했고, 1995년에는 목성 궤도에 진입하여 탐사정은 목성 대기 속으로 낙하하고, 모선은 22개월간 목성 궤도를 돌며 관측을 계속했다.갈릴레오 탐사선은 목성의 가장 큰 위성들인 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토에 대한 탐사를 진행했다.
| 위성 | 반지름 (km) | 주요 특징 및 발견 |
|---|---|---|
| 이오 | 1821.3km | 지구의 달과 거의 같은 크기. 조석 고정 상태. 강력한 조석력으로 인한 화산 활동 활발. 붉은색, 흰색, 노란색 유황 화합물로 덮인 표면. 철과 황화철로 구성된 핵 발견. 자체 자기장 없음 확인. |
| 유로파 | 1565km | 갈릴레이 위성 중 가장 작음. 얼음으로 덮인 표면과 균열. 활발한 지질 활동으로 표면 갱신. 표면 아래 염수 바다 존재 가능성. 얇은 산소 대기 확인. 점토 광물(층상 규산염) 발견. |
| 가니메데 | 2620km | 갈릴레이 위성 중 가장 큼. 지구의 달, 명왕성, 수성보다 큼. 물 얼음 다량 함유. 자체 자기장 발견(위성 중 최초). 철 또는 황화철 핵과 표면 아래 맨틀 존재. 표면에 두 가지 유형의 지형(고도로 분화된 어두운 지역과 홈이 파인 지형) 확인. |
| 칼리스토 | 갈릴레이 위성 중 가장 바깥쪽. 태양계에서 가장 많은 운석 구덩이. 표면 나이 약 40억 년. 작은 크레이터 부족, 침식된 듯한 표면 특징. 균질한 조성에서 핵으로 암석 침강, 분화된 내부 구조 확인. 지하 염수 대양 존재 가능성. |
'''이오 탐사'''
이오는 갈릴레이 위성 중 가장 안쪽에 위치하며, 지구의 달과 크기가 비슷하다. 이오는 가니메데, 유로파와 궤도 공명을 이루며, 조석 고정 상태로 목성을 공전한다. 이오의 공전 주기는 1.769일로 지구의 달보다 훨씬 짧아, 이오에 작용하는 회전력과 조석력은 지구의 달에 비해 220배나 강하다.[66] 이러한 강력한 조석력은 암석을 녹여 화산과 용암류를 생성하며, 이오는 지구의 두 배나 많은 열을 발생시킨다. 지구에서는 지질학적 현상이 수천 년에서 수백만 년에 걸쳐 일어나지만, 이오에서는 격변적인 변화가 빈번하게 발생한다. 갈릴레오 탐사선의 관측 기간 동안에도 이오 표면에는 눈에 띄는 변화가 있었다. 이오의 표면은 붉은색, 흰색, 노란색 등 다양한 유황 화합물로 이루어져 있다.
갈릴레오 탐사선은 이오를 근접 비행했지만, 테이프 레코더 보호를 위해 이미지 수집을 포기했다. 그러나 도플러 데이터를 통해 이오가 녹은 철과 황화철로 구성된 핵을 가지고 있음을 밝혀냈다.[66]
갈릴레오 유로파 임무(GEM)와 갈릴레오 밀레니엄 임무(GMM) 동안 이오를 추가 관측할 기회가 있었다. 1999년 10월 I24 궤도에서 이오에 접근했을 때, 고에너지 전자로 인해 우주선이 안전 모드로 진입했지만, JPL 팀의 노력으로 탐사선 시스템을 복구하고 필란 파테라, 자마마, 프로메테우스, 펠레 화산 폭발 중심의 고해상도 컬러 이미지를 얻었다.
1999년 11월 I25 궤도에서 다시 이오에 접근했을 때, 우주선은 또다시 안전 모드로 진입했지만, JPL 팀은 시스템을 복구하고 약 32.19km 길이의 용암 기둥을 생성하는 폭발하는 화산을 포착했다. 이 화산은 하와이 마우나 케아 정상의 NASA 적외선 망원경 시설에서도 감지될 만큼 강력했다.
I27 궤도에서는 이오 표면에서 198km 상공을 통과하며 관측을 수행했다. 이 기간 동안 로키 파테라의 이미지는 4개월 반 동안 약 10000km2가 신선한 용암으로 덮였다는 것을 보여주었다.
이오의 철 핵 발견은 자기장 존재 가능성을 시사했지만, I24, I25, I27 조우는 이오의 적도를 통과했기 때문에 자체 자기장 유무를 판단하기 어려웠다. 따라서 I31 궤도에서 이오 북극 표면 200km 이내, I32 궤도에서 남극 181km 상공을 비행했다. 마가렛 G. 키벨슨은 자기력계 결과를 검토한 후 이오가 고유 자기장을 가지고 있지 않다고 발표했다.[69]
I31 궤도에서 갈릴레오 탐사선은 트바슈타르 파테라 화산의 플룸 내에서 빠르게 이동했지만, 트바슈타르는 조용했다. 대신 우주선은 이전에 알려지지 않은 다른 화산에서 600km 떨어진 플룸을 통과했고, 화산 폭발에서 나온 뜨거운 재로 추정되는 이산화황 눈송이를 발견했다.[70][71] 갈릴레오 탐사선의 I33 궤도에서 이오에 대한 마지막 귀환은 안전 모드 사고로 인해 손상되어 기대했던 데이터의 대부분이 손실되었다.[72]
'''유로파 탐사'''
유로파는 4개의 갈릴레이 위성 중 가장 작지만, 태양계에서 여섯 번째로 큰 위성이다.[73] 지구에서 관측했을 때 유로파는 얼음으로 덮여 있는 것으로 나타났다. 유로파는 이오처럼 목성과 조석 고정되어 있으며, 이오 및 가니메데와 궤도 공명을 이룬다. 유로파는 85시간의 공전 주기를 가지는데, 이는 이오의 두 배, 가니메데의 절반이다. 이오와의 합은 항상 가니메데와의 합의 반대편에서 발생하므로 유로파는 조석 작용의 영향을 받는다. 이오와 같은 화산 활동의 증거는 없지만, 갈릴레오 탐사선은 유로파 표면에 얼음 균열이 덮여 있음을 확인했다.
갈릴레오 탐사선은 G1, G2 궤도에서 유로파를 관측했고, C3 궤도에서 34km 떨어진 유로파의 "비목표" 조우를 수행했다. E4 궤도에서는 692km 이내로 유로파에 접근했지만, 태양 엄폐로 인해 데이터 전송이 방해받았다.
1997년 E6 궤도에서 유로파를 다시 방문하여 586km 높이에서 타원형 특징을 적외선 및 자외선 스펙트럼으로 분석했다. 유로파, 이오, 목성의 엄폐는 대기 프로필 데이터를 제공했고, 유로파의 중력장 측정이 이루어졌다. 1997년 E11 궤도에서는 자기권 데이터를 수집했다.
주 임무에서 예상된 유로파 이미지의 약 2%만 획득되었지만, 갈릴레오 유로파 임무(GEM)에서 처음 8개의 궤도(E12~E19)는 모두 유로파에 할당되었고, 갈릴레오 밀레니엄 임무(GMM) 동안 E26 궤도에서 마지막으로 유로파를 방문했다.
유로파의 이미지는 충돌구 수가 적다는 것을 보여주었다. 이는 유로파가 표면을 갱신하고 충돌구를 지우는 활발한 지질학을 가지고 있음을 나타낸다.[73] 천문학자 클라크 채프먼은 유로파 표면 나이가 약 1천만 년이라고 추정했지만,[73] 다른 연구팀은 3천만에서 7천만 년이라는 수치를 제시했다. 하루 최대 100m의 조석 작용이 표면 갱신의 가장 유력한 원인으로 꼽혔다.[74]
표면 갱신 증거는 따뜻한 얼음이나 액체 상태의 물 아래에 점성층이 있을 가능성을 시사했다. 갈릴레오 탐사선의 NIMS 관측 결과 유로파 표면에는 마그네슘 및 나트륨 기반 염이 포함되어 있었고, 이는 얼음 지각 아래 염수 바다의 존재 가능성을 보여준다. 자력계는 자기장이 목성에 의해 유도되었다고 보고했는데, 이는 소금물과 같은 전도성 물질의 구형 껍질 존재로 설명될 수 있다. 유로파 표면 온도는 -162°C로 매우 낮지만, 얼음은 좋은 단열재이며 조석 작용에 의해 열이 공급될 수 있었다.[75] 갈릴레오 탐사선은 유로파 지각이 시간이 지남에 따라 미끄러져 이동했다는 증거도 제시했다.[74]
과학자들 사이에서는 얼음 지각 두께에 대한 논쟁이 있었으며, 갈릴레오 영상 팀은 20km 에서 30km보다 더 얇을 수 있다는 결과를 제시했다.
1995년 허블 우주 망원경 관측에 따르면 유로파는 얇은 산소 대기를 가지고 있었다. 이는 갈릴레오 탐사선의 E4, E6 궤도 실험을 통해 확인되었다. 전하 입자에 의해 라디오 빔이 굴절되는 정도를 측정하여 유로파 전리층을 조사했고, 이는 표면 얼음에서 떨어져 나와 태양이나 목성 자기권에 의해 이온화된 물 분자일 가능성이 높은 물 이온 존재를 나타냈다. 전리층 존재는 유로파에 얇은 대기가 존재한다는 것을 추론하기에 충분했다.[76]
2013년 12월, NASA는 갈릴레오 임무 결과를 바탕으로 유로파 얼음 지각에서 점토 광물(층상 규산염)이 발견되었다고 보고했다. 이 광물은 소행성 또는 혜성과의 충돌 결과일 수 있다.[77]
'''가니메데 탐사'''
반지름 2620km의 가니메데는 갈릴레이 위성 중 가장 크며, 지구의 달, 왜행성 명왕성, 수성보다도 크다. 가니메데는 타이탄, 트리톤과 함께 많은 양의 물 얼음을 가진 태양계 위성 중 가장 크며, 질량당 물의 양은 지구의 3배나 된다.
갈릴레오 탐사선은 목성 궤도에 진입할 때 목성 적도에 대한 궤도 경사를 가지고 있었고, 4개의 갈릴레이 위성 궤도면에서 진입했다. 추진제를 절약하면서 궤도를 변경하기 위해 두 번의 스윙바이 기동을 수행했다. G1 궤도에서 가니메데 중력을 이용하여 우주선 궤도 주기를 210일에서 72일로 늦추고, G2 궤도에서 중력 보조를 통해 이오, 유로파, 칼리스토와의 조우를 위한 공면 궤도에 배치했다.
G1, G2 궤도의 주요 목적은 항해였지만, 플라스마파 실험과 자력계는 약 750nT의 자기장을 감지했다. 이는 목성 자기장 내에 별도의 자기권을 생성하기에 충분히 강한 자기장으로, 위성의 자기장이 모행성의 자기권 내에서 감지된 것은 처음이었다.[79][80] 이 발견은 자연스럽게 그 기원에 대한 질문으로 이어졌다. 증거는 철 또는 황화철 핵과 표면 아래 400km 에서 1km의 맨틀이 얼음으로 둘러싸여 있음을 가리켰다. 마가렛 키벌슨은 유도된 자기장에는 철 핵이 필요하며, 표면 아래 200km의 염수 바다가 필요할 수 있다고 추측했다.[81]
갈릴레오 탐사선은 1997년 G7, G9 궤도와 2000년 G28, G29 궤도에서 가니메데를 다시 방문했다. 표면 이미지는 고도로 분화된 어두운 지역과 홈이 파인 지형 설커스의 두 가지 유형 지형을 나타냈다. G28 궤도에서 촬영된 아르벨라 설커스 이미지는 가니메데를 유로파처럼 보이게 했지만, 조석 굴곡으로는 가니메데에서 물을 액체 상태로 유지할 만큼 충분한 열을 제공할 수 없었다. 한 가지 가능성은 방사능으로, 표면 아래 50km 에서 200km에서 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 만큼 충분한 열을 제공할 수 있다는 것이다.[81] 또 다른 가능성은 화산 활동으로, 표면에 도달하는 슬러시 물 또는 얼음은 빠르게 얼어붙어 상대적으로 매끄러운 표면을 만들 것이다.[82]
'''칼리스토 탐사'''
칼리스토는 갈릴레이 위성 중 가장 바깥쪽에 위치하며, 태양계에서 가장 많은 운석 구덩이를 가지고 있다. 이렇게 많은 크레이터가 축적되려면 수십억 년이 걸렸을 것이므로, 과학자들은 칼리스토 표면 나이가 40억 년이나 되었을 것으로 추정한다. 갈릴레오 탐사선은 주 임무 동안 C3, C9, C10 궤도에서 칼리스토를 방문했고, 갈릴레오 유로파 임무(GEM) 동안 C20, C21, C22, C23 궤도에서 방문했다. 카메라로 칼리스토를 근접 관찰했을 때, 작은 크레이터가 거의 없다는 점이 의아했다. 표면 특징들은 침식된 것처럼 보였고, 이는 활발한 지질학적 과정이 있었다는 것을 시사했다.[83]
갈릴레오 탐사선의 C3 궤도 칼리스토 근접 비행은 딥 스페이스 네트워크가 캔버라와 골드스톤 안테나 사이 링크를 처음으로 작동시켜 더 높은 비트 전송률을 가능하게 했다. 파크스 안테나 지원으로 유효 대역폭은 최대 초당 1,000 비트까지 증가했다.[84]
C3 궤도에서 축적된 데이터는 칼리스토가 균질한 조성을 가지고 있으며, 무거운 원소와 가벼운 원소가 혼합되어 있다는 것을 나타냈다. 이는 60%의 규산염, 철, 황화철 암석과 40%의 물 얼음으로 구성된 것으로 추정되었다.[85] 그러나 C9, C10 궤도에서 이루어진 추가적인 전파 도플러 관측은 암석이 핵으로 침강했다는 것을 보여주었고, 칼리스토는 다른 갈릴레이 위성만큼 심하지는 않지만 실제로 분화된 내부 구조를 가지고 있다는 것을 보여주었다.[86]
갈릴레오 탐사선의 자력계 관측 결과, 칼리스토는 자체 자기장이 없어 가니메데와 같은 철 핵이 없지만, 목성의 자기권으로부터 유도된 자기장은 가지고 있었다. 얼음은 이러한 효과를 생성하기에는 전도성이 너무 낮기 때문에, 이는 유로파와 가니메데처럼 칼리스토도 지하 염수 대양을 가지고 있을 가능성을 시사했다.[87] 갈릴레오 탐사선은 C30 궤도에서 칼리스토와 가장 근접하게 조우했는데, 이때 표면에서 138km 떨어진 거리를 비행하며 아스가르드, 발할라, 브란 크레이터를 촬영했다. 이 정보는 I31, I32 궤도에서 이오와의 최종 조우를 설정하기 위한 슬링샷 기동에 사용되었다.[88]
'''기타 위성 탐사'''
갈릴레오 탐사선의 주 임무는 갈릴레이 위성을 탐사하는 것이었지만, 테베, 아드라스테아, 아말테아, 메티스를 포함한 네 개의 내부 위성 이미지도 촬영했다. 이러한 이미지는 우주선에서만 가능했으며, 지구 기반 망원경으로는 단지 빛의 점에 불과했다.[83]
갈릴레오 탐사선은 2002년 11월 5일, 34번째 궤도에서 아말테아를 지나갔으며, 표면에서 160km 이내로 통과하면서 위성의 질량을 측정할 수 있었다. 그 결과 아말테아의 밀도가 물보다 낮은 857 ± 99 킬로그램/입방 미터로 밝혀졌다.[90]
임무의 마지막 두 궤도 동안, 우주선이 아말테아 궤도를 통과했을 때 스타 스캐너는 7~9개의 작은 위성에서 반사된 예상치 못한 섬광을 감지했다. 이들은 아말테아에서 방출되어 목성 주위에 희미하고, 아마도 일시적인 고리를 형성한 파편일 가능성이 가장 큰 것으로 여겨진다.
4. 5. 3. 기타 위성 탐사
''갈릴레오''의 주 임무는 갈릴레오 위성을 탐사하는 것이었지만, 테베, 아드라스테아, 아말테아, 메티스를 포함한 네 개의 내부 위성 이미지도 촬영했다. 이러한 이미지는 우주선에서만 가능했으며, 지구 기반 망원경으로는 단지 빛의 점에 불과했다.[83] 2년 동안 목성의 강렬한 방사선은 우주선의 시스템에 큰 피해를 입혔고, 2000년대 초반에 연료 공급이 부족해졌다. ''갈릴레오''의 카메라는 2002년 1월 17일에 영구적인 방사선 피해를 입은 후 비활성화되었다.[89]미국 항공 우주국(NASA)의 엔지니어들은 손상된 테이프 녹음기 전자 장치를 복구할 수 있었고, ''갈릴레오''는 2003년에 궤도에서 벗어날 때까지 과학 데이터를 계속 반환했으며, 마지막 과학 실험으로 우주선이 아말테아를 지나갈 때 아말테아의 질량을 측정했다. 이 작업은 ''갈릴레오''가 아말테아에서 300km 이내로 비행해야 했지만, 충돌할 정도로 너무 가까이 접근해서는 안 되었기 때문에 까다로웠다. 게다가 아말테아는 불규칙한 146kmx262km 감자 모양이고, 조석 고정되어 긴 축이 목성을 향하고 있었기 때문에, 성공적인 근접 비행을 위해서는 소행성이 ''갈릴레오''에 대해 어떤 방향을 향하고 있는지 항상 알아야 했다.[90]
''갈릴레오''는 2002년 11월 5일, 34번째 궤도에서 아말테아를 지나갔으며, 표면에서 160km 이내로 통과하면서 위성의 질량을 측정할 수 있었다. 그 결과, 아말테아의 질량은 2080000000000000000kg이고 부피는 2430000km3이므로 밀도가 857kg/m3로 물보다 낮다는 것이 밝혀져 과학 팀을 놀라게 했다.[90]
임무의 마지막 두 궤도 동안, 우주선이 아말테아의 궤도를 통과했을 때 스타 스캐너가 7~9개의 작은 위성에서 반사된 예상치 못한 섬광을 감지하면서 최종적인 발견이 이루어졌다. 개별적인 작은 위성은 두 번 이상 확실하게 관측되지 않았으므로 궤도는 결정되지 않았다. 이들은 아말테아에서 방출되어 목성 주위에 희미하고, 아마도 일시적인 고리를 형성한 파편일 가능성이 가장 큰 것으로 여겨진다.
4. 6. 임무 연장
1997년 12월 7일 주 임무가 종료된 후, 갈릴레오 궤도선은 "갈릴레오 유로파 임무"(GEM)로 알려진 연장 임무에 들어갔다. 이 임무는 1999년 12월 31일까지 진행되었으며, 3천만 달러(3000만달러)의 예산이 투입된 저비용 임무였다.[49] "확장" 임무 대신 "유로파" 임무라는 명칭이 사용된 것은 정치적인 이유 때문이었다. 의회는 이미 완전히 자금이 지원된 프로젝트에 추가 예산 요청을 꺼렸기 때문에, 명칭 변경을 통해 이를 피하고자 했다.[49]GEM 팀은 규모가 작아 문제 해결에 어려움을 겪었지만, 문제가 발생하면 이전 팀원들을 일시적으로 불러 해결했다. 우주선은 유로파, 칼리스토, 이오를 여러 번 근접 통과했다. 각 근접 통과 시 주 임무 때 수집했던 7일 분량의 데이터 대신 2일 분량의 데이터만 수집했다. 특히 1999년 11월 26일, 이오에 201km까지 접근했을 때의 방사선 환경은 우주선에 매우 위험했기 때문에, 이러한 근접 통과는 우주선 손실 위험이 더 큰 연장 임무를 위해 보류되었다.[49]
GEM 종료 시점에 우주선은 원래 설계 사양을 훨씬 넘어 작동하고 있었으며, 1995년과 2002년 사이에 600 킬로라드 이상의 방사선을 흡수했다. 이는 원래 설계된 방사선 노출량의 3배였다.[49] 많은 장비가 최고 성능은 아니었지만 여전히 작동했기 때문에, 두 번째 연장 임무인 "갈릴레오 밀레니엄 임무"(GMM)가 승인되었다. GMM은 2001년 3월까지로 예정되었으나, 2003년 1월까지 연장되었다. GMM에는 유로파, 이오, 가니메데, 칼리스토를 다시 방문하고 아말테아를 처음으로 방문하는 것이 포함되었다.[49]
4. 7. 임무 종료
Galileo영어 우주선은 발사 전에 살균 (미생물학)되지 않았고 지구의 박테리아를 운반했을 가능성이 있었다.[95] 따라서 목성의 위성, 특히 유로파와의 충돌 가능성을 없애고 전방 오염을 방지하기 위해 탐사선을 의도적으로 목성에 추락시키는 계획이 수립되었다.1960년대 초 화성 탐사가 고려되면서 칼 세이건과 시드니 콜먼은 붉은 행성의 오염에 관한 논문을 발표했는데, 과학자들이 지구의 미생물에 의해 오염되기 전에 토착 생명체가 존재했는지 여부를 판단할 수 있도록 하기 위해, 그들은 우주 임무가 오염이 발생하지 않을 확률을 99.9%로 목표로 해야 한다고 제안했다. 이 수치는 1964년 국제 과학 연합 평의회의 우주 연구 위원회(COSPAR)에 의해 채택되었으며, 이후 모든 행성 탐사선에 적용되었다.[95] 유로파에 생명체가 존재할 (비록 희박하지만) 가능성이 있다는 점을 감안하여 과학자 리처드 그린버그와 랜달 터프츠는 운석에 의해 자연적으로 발생할 수 있는 오염보다 더 큰 오염 가능성이 없는 새로운 기준을 설정할 것을 제안했다.[95]
2003년 4월 14일, Galileo영어 궤도선은 궤도 진입 이후 임무 전체에서 목성으로부터 가장 먼 궤도 거리인 26e6km에 도달한 후, 최종 충돌을 위해 다시 가스 행성으로 돌진했다.[96] 목성계 주변의 마지막 궤도인 J35를 완료하면서, Galileo영어는 2003년 9월 21일 18:57 UTC에 적도 바로 남쪽의 어둠 속에서 목성과 충돌했다. 충돌 속도는 약 30mi/s였다.[1][97]
5. 주요 과학적 성과
미항공우주국(NASA)이 추진한 목성 탐사 계획인 갈릴레오 탐사선은 목성의 대기와 표면을 관측하고, 목성 표면에 탐사선을 직접 발사하여 탐사를 수행하였다. 1989년에 발사된 갈릴레오 탐사선은 1991년에 소행성 가스프라의 근접 사진을 보내왔고, 1995년에는 목성 궤도에 진입하여 목성 대기 속으로 탐사선을 낙하시키는 데 성공했다. 또한, 목성의 위성 궤도에 남은 모선은 22개월 동안 궤도를 돌면서 목성의 표면을 관측했다.
갈릴레오의 별 탐지기는 여러 과학적 발견에 기여했는데, 행성 데이터 시스템에 공개된 고에너지 입자 검출과 식쌍성 델타 밸로룸의 발견 등이 그 예이다.[91][92]
갈릴레오 탐사선은 다음과 같은 주요 과학적 성과를 거두었다.
| 천체 | 주요 발견 |
|---|---|
| 이오 | 지구보다 100배나 많은 화산 활동 확인. 복잡한 플라스마 상호 작용으로 거대한 전기적 전류 생성.[60][98] |
| 유로파 | 얼음 표면 아래 액체 바다 존재 가능성 뒷받침. 얇은 외기권 존재.[60][98] |
| 가니메데 | 자체적인 자기장 보유 확인 (최초의 위성). 얇은 외기권 존재.[60][98] |
| 칼리스토 | 표면 아래 액체 염수층 존재 가능성 제기. 얇은 외기권 존재.[60][98] |
| 목성 | 구성 성분이 태양과 다름 (태양계 형성 이후 진화). 암모니아 구름 관측. 목성의 고리는 행성 간 유성체 충돌로 발생한 먼지로 형성.[60][98] 자기권의 전체 구조와 역학 확인.[60] |
5. 1. 목성
Galileo영어 궤도선의 자력계는 1995년 11월 16일, 목성에서 15e6 떨어진 지점에서 우주선이 목성의 자기권 충격파와 마주쳤다고 보고했다. 태양풍의 돌풍에 따라 충격파가 앞뒤로 움직였고, 11월 16일부터 26일 사이에 여러 번 통과했는데, 이때 Galileo영어는 목성에서 9e6 떨어진 지점에 있었다.[42]1995년 12월 7일, 궤도선은 목성계에 도착했다. 그날 11:09 (UTC)에 유로파를 32500km로 근접 통과했고, 15:46 (UTC)에는 이오를 890km로 근접 통과했는데, 이오의 중력을 사용하여 속도를 줄여 임무 후반에 사용할 추진제를 절약했다. 19:54에 목성에 가장 가까이 접근했다. 궤도선의 전자 장비는 방사선에 대한 차폐가 강력하게 이루어졌지만, 방사선은 예상치를 넘어 우주선의 설계 한계를 거의 초과했다. 항법 시스템 중 하나가 고장 났지만, 백업 시스템이 이를 대체했다. 대부분의 로봇 우주선은 고장에 대응하여 안전 모드로 전환하여 지구로부터의 추가 지시를 기다리지만, Galileo영어의 경우 도착 시퀀스 중에는 엄청난 거리와 그에 따른 긴 왕복 시간 때문에 이러한 조치가 불가능했다.[42]
목성의 독특하고 가혹한 방사선 환경은 ''갈릴레오'' 임무 기간 동안 20건 이상의 이상 현상을 일으켰다. 설계상의 방사선 한계를 최소 3배 이상 초과했음에도 불구하고, 이 우주선은 이 모든 이상 현상에서 살아남았다. 이러한 모든 문제에 대한 해결책이 결국 발견되었으며, ''갈릴레오''는 목성의 방사선으로 인해 완전히 작동 불능이 된 적은 없었다. ''갈릴레오'' 컴퓨터의 방사선 한계는 파이오니아 10호와 파이오니아 11호에서 얻은 데이터를 기반으로 했는데, 이는 1979년 두 척의 보이저가 목성에 도착하기 전에 설계 작업의 상당 부분이 진행되었기 때문이다.[43]
전형적인 방사선의 영향은 여러 과학 기기가 목성으로부터 약 700000km 이내에 있을 때 잡음이 증가했다는 것이다. SSI 카메라는 2000년 바스티유의 날 코로나 질량 방출이 발생했을 때 우주선이 타격을 입었을 때 완전히 흰색 이미지를 생성하기 시작했으며, 이후 목성에 접근할 때마다 다시 그렇게 했다.[44] 라디오의 주파수 기준으로 사용된 석영 결정은 목성에 접근할 때마다 영구적인 주파수 이동을 겪었다.[45] 회전 검출기가 고장 났고, 우주선 자이로 출력은 방사선 환경에 의해 편향되었다.[46]
방사선의 가장 심각한 영향은 우주선의 전력선 어딘가에서 발생한 누설 전류였으며, 이는 오비터의 회전자와 고정자 부분을 연결하는 브러시에서 발생했을 가능성이 가장 높다. 이러한 누설 전류는 탑재 컴퓨터를 재설정하여 안전 모드로 전환하게 했다. 재설정은 우주선이 목성에 가까이 있거나 목성의 자기적으로 하류에 있는 영역에 있을 때 발생했다. 1999년 4월에 소프트웨어 변경이 이루어져 탑재 컴퓨터가 이러한 재설정을 감지하고 자율적으로 복구하여 안전 모드를 피할 수 있었다.[93]
- 목성의 구성은 태양의 구성과 다르며, 이는 태양계 형성 이후 목성이 진화했음을 나타낸다.[60][98]
- ''갈릴레오''는 다른 행성의 대기에서 암모니아 구름을 처음으로 관측했다. 대기는 더 깊은 곳에서 올라오는 물질로부터 암모니아 얼음 입자를 생성한다.[60]
- ''갈릴레오'' 우주선은 거대 행성의 자기권의 전체 구조와 역학을 확인했다.[60]
5. 2. 갈릴레이 위성
갈릴레이 위성들의 지질학적 특징, 내부 구조, 자기장 및 대기에 대한 새로운 발견들이 있었다.- '''이오''':
지구의 달과 거의 같은 크기(평균 반지름 1821.3km)인 이오는 가니메데 및 유로파와 궤도 공명을 이루며, 조석 고정되어 항상 목성과 같은 면을 마주본다. 이오에 가해지는 회전력과 조석력은 지구 달에 가해지는 힘보다 220배나 크다.[66] 이러한 마찰력으로 인해 암석이 녹아 화산과 용암류가 생성된다. 지구 크기의 3분의 1에 불과하지만 이오는 지구의 두 배나 많은 열을 발생시킨다. 지질학적 현상이 수천 년 또는 수백만 년에 걸쳐 발생하는 지구와 달리, 이오에서는 격변적인 현상이 흔하다. ''갈릴레오''의 궤도 사이에도 가시적인 변화가 있었다. 다채로운 표면은 붉은색, 흰색, 노란색 유황 화합물의 혼합물이다.[67]
이오의 중력장을 측정하는 데 사용된 도플러 데이터는 이오가 녹은 철과 황화철의 핵을 가지고 있음을 밝혀냈다.[66]
1999년 11월, ''갈릴레오''의 NIMS 및 SSI 카메라는 약 32.19km 길이의 용암 기둥을 생성하는 폭발하는 화산을 포착했는데, 이는 하와이의 마우나 케아 정상에 있는 NASA 적외선 망원경 시설에서도 감지될 만큼 크고 뜨거웠다. 이러한 현상은 이오에서 지구보다 더 흔하고 극적이다.[67]
궤도 I31에서 ''갈릴레오''는 트바슈타르 파테라 화산의 플룸 내에서 빠르게 이동했으며, 이전에 알려지지 않은 다른 화산에서 600km 떨어진 플룸을 통과했다. 화산 폭발에서 나온 뜨거운 재로 추정되었던 것은 각각 15~20개의 분자가 함께 뭉쳐진 이산화황 눈송이였다.[70][71]
행성 과학자 마가렛 G. 키벨슨은 이오가 고유 자기장을 가지고 있지 않다고 발표했는데, 이는 이오의 용융 철 핵이 지구와 동일한 대류 특성을 가지고 있지 않음을 의미했다.[69]
- '''유로파''':
갈릴레이 위성 중 가장 작은 유로파는 반지름이 1565km이다.[73] 지구에서의 관측 결과 유로파가 얼음으로 덮여 있는 것으로 나타났다.[73] 이오처럼 유로파는 목성과 조석 고정되어 있다. 유로파는 이오 및 가니메데와 궤도 공명을 이루고 있으며, 85시간의 공전 주기는 이오의 두 배이고 가니메데의 절반이다. 따라서 유로파는 조석의 영향을 받는다. 이오와 같은 화산 활동의 증거는 없지만, ''갈릴레오''는 표면 얼음에 균열이 덮여 있음을 밝혀냈다.[73]
유로파의 이미지는 또한 충돌구의 수가 적었다. 이는 유로파가 표면을 갱신하고 충돌구를 지우는 활발한 지질학을 가지고 있음을 나타낸다.[73] 하루 최대 100m의 조석 작용이 가장 유력한 원인이었다.[74]
표면 갱신의 증거는 따뜻한 얼음이나 액체 상태의 물 아래에 점성층이 있을 가능성을 암시했다. ''갈릴레오''의 NIMS 관측 결과 유로파의 표면에는 마그네슘 및 나트륨 기반 염이 포함되어 있는 것으로 나타났다. 가능한 원인은 얼음 지각 아래의 염수였다. 더 많은 증거는 자력계에서 제공되었으며, 이는 자기장이 목성에 의해 유도되었다고 보고했다. 이는 소금물과 같은 전도성 물질의 구형 껍질의 존재로 설명될 수 있다. 유로파의 표면 온도가 -162°C이므로, 표면 얼음을 뚫고 나오는 물은 즉시 얼어붙을 것이다. 액체 상태로 물을 유지하는 데 필요한 열은 태양으로부터 올 수 없었으며, 그 거리에서는 지구의 4%에 불과했지만, 얼음은 좋은 단열재이며, 조석 작용에 의해 열을 공급받을 수 있었다.[75] ''갈릴레오''는 또한 유로파의 지각이 시간이 지남에 따라 미끄러져 목성을 향한 반구에서는 남쪽으로, 반대편에서는 북쪽으로 이동했다는 증거를 제시했다.[74]
1995년 허블 우주 망원경의 관측에 따르면 유로파는 얇은 산소 대기를 가지고 있었다. 이는 유로파가 ''갈릴레오''와 지구 사이에 위치했을 때의 실험을 통해 확인되었다. 전하 입자에 의해 라디오 빔이 굴절되는 정도를 측정하여 유로파의 전리층을 조사할 수 있었다. 이는 표면 얼음에서 떨어져 나와 태양이나 목성 자기권에 의해 이온화된 물 분자일 가능성이 가장 높은 물 이온의 존재를 나타냈다. 전리층의 존재는 유로파에 얇은 대기가 존재한다는 것을 추론하기에 충분했다.[76]
2013년 12월 11일, NASA는 ''갈릴레오'' 임무의 결과를 바탕으로 점토 광물(특히, 층상 규산염)—종종 유기 물질과 관련된—이 유로파의 얼음 지각에서 발견되었다고 보고했다. 광물의 존재는 소행성 또는 혜성과의 충돌의 결과일 수 있다.[77]
- '''가니메데''':
반지름이 2620km인 갈릴레이 위성 중 가장 큰 가니메데는 지구의 달, 왜행성 명왕성, 수성보다 크다. 가니메데는 질량당 물의 양이 지구보다 3배나 많다.
플라스마파 실험과 자력계는 약 750nT의 자기장을 감지했는데, 이는 목성의 자기장 내에 별도의 자기권을 생성하기에 충분히 강한 자기장이었다. 이는 위성의 자기장이 모행성의 자기권 내에서 감지된 것은 처음이었다.[79][80] 증거는 철 또는 황화철 핵과 표면 아래 400km 에서 1km 맨틀이 얼음으로 둘러싸여 있음을 가리켰다. 자력계 실험을 담당한 과학자 마가렛 키벌슨은 유도된 자기장에는 철 핵이 필요하며, 표면 아래 200km의 염수 바다가 필요할 수 있다고 추측했다.[81]
표면의 이미지는 두 가지 유형의 지형을 나타냈다: 고도로 분화된 어두운 지역과 홈이 파인 지형 설커스가 있다. 조석 굴곡으로는 가니메데에서 물을 액체 상태로 유지할 만큼 충분한 열을 제공할 수 없었지만 기여했을 수 있다. 한 가지 가능성은 방사능으로, 표면 아래 50km 에서 200km에서 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 만큼 충분한 열을 제공할 수 있다.[81] 또 다른 가능성은 화산 활동이었다. 표면에 도달하는 슬러시 물 또는 얼음은 빠르게 얼어붙어 상대적으로 매끄러운 표면을 만들 것이다.[82]
- '''칼리스토''':
갈릴레이 위성 중 가장 바깥쪽에 위치하며, 가장 많은 운석 구덩이(크레이터)를 가지고 있다. 실제로 태양계 내의 어떤 천체보다도 많다. 이렇게 많은 크레이터가 축적되려면 수십억 년이 걸렸을 것이며, 이를 통해 과학자들은 표면의 나이가 40억 년이나 되었을 것으로 추정하게 되었고, 태양계의 운석 활동에 대한 기록을 제공했다. 카메라로 칼리스토를 근접 관찰했을 때, 작은 크레이터가 거의 없다는 점이 의아했다. 표면의 특징들이 침식된 것처럼 보였고, 이는 활발한 지질학적 과정이 있었다는 것을 시사했다.[83]
칼리스토는 균질한 조성을 가지고 있으며, 무거운 원소와 가벼운 원소가 혼합되어 있다는 것을 나타냈다. 이는 60%의 규산염, 철, 황화철 암석과 40%의 물 얼음으로 구성된 것으로 추정되었다.[85] 추가적인 전파 도플러 관측으로 암석이 핵으로 침강했다는 것을 나타냈고, 따라서 칼리스토는 다른 갈릴레이 위성만큼 심하지는 않지만 실제로 분화된 내부 구조를 가지고 있다는 것을 보여주었다.[86]
''갈릴레오'' 자력계로 수행한 관측 결과, 칼리스토는 자체 자기장이 없어 가니메데와 같은 철 핵이 없지만, 목성의 자기권으로부터 유도된 자기장은 가지고 있었다. 얼음은 이러한 효과를 생성하기에는 전도성이 너무 낮기 때문에, 이는 유로파와 가니메데처럼 칼리스토도 지하 염수 대양을 가지고 있을 가능성을 시사했다.[87]
5. 3. 기타
슈메이커-레비 9 혜성의 목성 충돌 관측은 갈릴레오 우주선의 주요 성과 중 하나였다. 1994년 7월, 혜성 조각들이 목성에 충돌하는 장면을 지구에서 떨어진 거리에서 관측하여, 충돌로 인한 거대한 불덩이와 어두운 흉터를 포착했다.갈릴레오는 목성 주위를 긴 타원 궤도로 돌면서, 각 궤도마다 약 2개월이 소요되었다. 이 궤도를 통해 목성의 광대한 자기권의 다양한 부분을 탐사하고, 목성의 가장 큰 위성들에 근접 비행할 수 있었다.
이오의 경우, 갈릴레오는 화산 활동이 활발한 이오의 표면을 관측했다. 특히 1999년에는 약 약 32.19km 길이의 용암 기둥을 생성하는 화산을 포착했는데, 이는 하와이의 마우나케아 정상에 있는 NASA 적외선 망원경 시설에서도 감지될 만큼 컸다.[67] 또한, 이오가 자체 자기장을 가지고 있지 않다는 사실을 발견했다.[69]
유로파의 경우, 표면 얼음에 균열이 덮여 있는 것을 확인했으며, 이는 표면 아래에 액체 상태의 바다가 존재할 가능성을 시사한다.[73] 또한, 유로파의 표면에는 층상 규산염과 같은 점토 광물이 발견되었는데, 이는 유기 물질과 관련이 있을 수 있으며, 소행성 또는 혜성과의 충돌 결과일 수 있다.[77]
가니메데는 자체적인 자기장을 가진 것으로 밝혀졌는데, 이는 자기장을 가진 최초의 위성이었다.[60][98] 가니메데의 내부 구조는 철 또는 황화철 핵과 표면 아래 400km 에서 1300km의 맨틀이 얼음으로 둘러싸여 있는 것으로 추정된다.[81]
칼리스토는 태양계 내에서 가장 많은 운석 구덩이(크레이터)를 가진 천체로, 표면 나이가 40억 년이나 된 것으로 추정된다.[83] 칼리스토는 자체 자기장이 없지만, 목성의 자기권으로부터 유도된 자기장을 가지고 있어, 지하 염수 대양이 존재할 가능성을 시사한다.[87]
갈릴레오는 목성의 작은 내부 위성인 테베, 아드라스테아, 아말테아, 메티스의 이미지도 촬영했다.[83] 2002년에는 아말테아의 질량을 측정했는데, 밀도가 물보다 낮다는 놀라운 결과를 얻었다.[90]
또한, 갈릴레오는 목성의 고리가 행성의 4개의 작은 내부 위성에 행성 간 유성체가 충돌하면서 튀어 오른 먼지로 형성된다는 것을 발견했다.[60][98]
갈릴레오의 별 탐지기는 델타 밸로룸이 가장 밝은 식쌍성 중 하나라는 것을 발견하는 데 기여했다.[92]
갈릴레오의 주요 관측 결과는 다음과 같다.
6. 후속 탐사 계획
미국 항공우주국(NASA)의 주노는 2011년 8월 5일에 발사되어 2016년 7월 4일에 목성 궤도에 진입했다.[100][101][102] 2년 임무를 목표로 했지만, 2024년에도 활동 중이며 2025년 9월까지 계속될 것으로 예상된다. 주노는 목성의 북극과 목성의 오로라, 자기장 및 대기에 대한 새로운 통찰력을 최초로 제공했다.[103]
유럽 우주국(ESA)은 목성 얼음 위성 탐사선(JUICE)을 2023년 4월 14일 프랑스령 기아나에 있는 유럽 우주 기지에서 발사했으며, 2031년 7월 목성에 도착할 예정이다.[106][107]
갈릴레오 임무가 종료되기 전부터, NASA는 유로파 궤도선[108]을 고려했지만, 2002년에 취소되었다.[109] 이후 더 저렴한 버전이 연구되었고, 2015년에 유로파 클리퍼가 승인되었다.[110] 이 임무는 2024년 10월 14일 케네디 우주 센터에서 발사되었으며, 2030년 4월에 목성에 도달할 예정이다.[111]
착륙선인 유로파 랜더는 제트 추진 연구소에 의해 평가되었다.[112] 2024년 기준으로, 이 임무는 여전히 개념 단계에 머물러 있지만, 장비 개발 및 성숙을 위한 일부 자금이 투입되었다.[113]
참조
[1]
웹사이트
The Final Day on Galileo – Sunday, September 21, 2003
https://spaceref.com[...]
Spaceref.com
2003-09-19
[2]
Press Kit
Galileo Jupiter Arrival
http://www.jpl.nasa.[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
1995-12
[3]
간행물
Galileo Early Cruise, Including Venus, First Earth, and Gaspra Encounters
http://ipnpr.jpl.nas[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
1992-05-15
[4]
웹사이트
Welcome to the Galileo Orbiter Archive Page
https://pds-atmosphe[...]
1989-10-18
[5]
서적
Mission to Jupiter: a History of the Galileo Project
https://history.nasa[...]
NASA
[6]
웹사이트
In Depth {{pipe}} Jupiter
https://solarsystem.[...]
NASA Solar System Exploration
2020-10-27
[7]
웹사이트
NSSDCA: Voyager Project Information
https://nssdc.gsfc.n[...]
NASA
2020-10-27
[8]
웹사이트
Voyager 2 Launched Before Voyager 1 - NASA
https://www.nasa.gov[...]
NASA
2024-04-07
[9]
웹사이트
NASA's 50 Year Men and Women
https://www.nasa.gov[...]
NASA
2020-10-28
[10]
뉴스
Test Rocket for Planetary Exploration Rolled Out
https://www.nytimes.[...]
1973-10-03
[11]
뉴스
Congressional Record
https://www.congress[...]
United States Congress
2024-07-11
[12]
뉴스
More Hurdles Rise In Galileo Project To probe Jupiter
https://www.washingt[...]
1979-08-11
[13]
간행물
What Shuttle Should Have Been: The October 1977 Flight Manifest
https://www.wired.co[...]
2012-03-24
[14]
웹사이트
STS Flight Assignment Baseline
https://digcollectio[...]
John H. Evans Library Digital Collections
2020-10-31
[15]
웹사이트
NASA Weighs Deferring 1982 Mission to Jupiter
https://www.washingt[...]
1979-09-19
[16]
웹사이트
Seeing in the Dark. Astronomy Topics. Light as a Cosmic Time Machine
https://www.pbs.org/[...]
PBS
2020-10-12
[17]
보도자료
Asteroid 29 Flyby Approved
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
1985-01-17
[18]
보도자료
NASA Names Flight Crews for ''Ulysses'', ''Galileo'' Missions
https://www.nasa.gov[...]
NASA
1985-05-31
[19]
웹사이트
How Many Watt Hours in a Car Battery
https://www.large.ne[...]
Large Power
2024-04-13
[20]
Press Kit
Galileo Jupiter Arrival
http://www.jpl.nasa.[...]
NASA Jet Propulsion Laboratory
1995-12
[21]
뉴스
Stalwart Galileo Is Vaporized Near Jupiter
https://www.latimes.[...]
2003-09-22
[22]
뉴스
"NASA's Galileo mission clears hurdles for Jupiter voyage. In flying past Venus, probe could learn much about 'greenhouse effect'"
https://www.csmonito[...]
1987-12-03
[23]
뉴스
Groups Protest Use of Plutonium on Galileo
https://www.nytimes.[...]
1989-10-10
[24]
웹사이트
What's in an RTG?
http://www2.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2011-05-15
[25]
간행물
Plutonium gets a lift from Galileo
https://www.newscien[...]
1989-06-10
[26]
웹사이트
Galileo: To Launch or not to Launch?
http://www.dartmouth[...]
1989-10-09
[27]
간행물
If Galileo Had Fallen to Earth (1988)
https://www.wired.co[...]
2012-12-18
[28]
간행물
Galileo: Uncontrolled STS Orbiter Reentry
https://www.nasa.gov[...]
NASA
1988-04-15
[29]
보도자료
Four New Shuttle Crews Named (STS-32, STS-33, STS-34, STS-35)
https://www.nasa.gov[...]
NASA
1988-11-10
[30]
뉴스
Galileo Launch Nears
https://www.washingt[...]
1989-10-17
[31]
간행물
Protest groups move to halt space mission...
https://www.newscien[...]
1990-03-03
[32]
간행물
Green Light for Galileo
https://www.newscien[...]
1989-10-21
[33]
웹사이트
Mission Archives: STS-34
https://www.nasa.gov[...]
NASA
2010-02-18
[34]
뉴스
Galileo Travels 292,500 Miles Toward Venus
https://www.washingt[...]
[35]
웹사이트
PDS: Mission Information
https://pds.nasa.gov[...]
NASA
[36]
뉴스
Explained: The Doppler Effect
https://news.mit.edu[...]
MIT News
2024-04-15
[37]
웹사이트
Collaborative Study of Earth's Bow Shock
https://spdf.gsfc.na[...]
NASA
2020-11-14
[38]
웹사이트
GOPEX SPIE 1993 (Edited)
http://lasers.jpl.na[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2011-05-15
[39]
뉴스
NASA To Test Laser Communications With Mars Spacecraft
https://www.space.co[...]
Space.com
2021-01-19
[40]
간행물
NASA's Deep Space Optical Comm Demo Sends, Receives First Data
https://www.jpl.nasa[...]
NASA
2024-04-02
[41]
뉴스
Pew! Pew! Pew! NASA's 1st successful two-way laser experiment is a giant leap for moon and Mars communications
https://www.space.co[...]
Space.com
2024-04-02
[42]
웹사이트
"Galileo'' FAQ – ''Galileo''s Antennas"
http://www2.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2011-05-15
[43]
웹사이트
The Parkes Galileo Tracks
https://www.scss.tcd[...]
Trinity College Dublin
2021-01-19
[44]
웹사이트
Advanced Systems Program and the Galileo Mission to Jupiter
http://deepspace.jpl[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
[45]
웹사이트
NASA – NSSDCA – Spacecraft – PDMP Details
http://nssdc.gsfc.na[...]
NASA/Goddard Space Flight Center
[46]
웹사이트
Galileo's Telecom Using The Low-Gain Spacecraft Antenna
http://trs-new.jpl.n[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2012-01-29
[47]
웹사이트
243 Ida
https://science.nasa[...]
NASA
2024-04-03
[48]
간행물
Critical Engine Firing Successful for Jupiter-Bound Galileo
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2021-01-19
[49]
간행물
Galileo Flying Through Intense Dust Storm
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2024-04-15
[50]
웹사이트
"Galileo'' FAQ – Tape Recorder"
http://www2.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2011-05-15
[51]
간행물
Galileo on Track After Tape Recorder Recovery
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2021-01-19
[52]
웹사이트
Galileo Probe Mission Events
http://spaceprojects[...]
NASA
1996-06-14
[53]
뉴스
Probing Planets: Can You Get There From Here?
http://www.space.com[...]
Space.com
2007-07-27
[54]
웹사이트
"Galileo'' Probe Heat Shield Ablation"
http://spaceprojects[...]
NASA Ames Research Center
2006-12-12
[55]
웹사이트
The "Galileo'' Probe Spacecraft"
http://spaceprojects[...]
NASA Ames Research Center
2006-12-12
[56]
웹사이트
Galileo Probe Science Results
http://www2.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2016-03-04
[57]
웹사이트
The Galileo Probe Mission Events Timeline
http://ccf.arc.nasa.[...]
NASA
[58]
웹사이트
In Depth
https://solarsystem.[...]
Galileo – NASA Solar System Exploration
2021-03-06
[59]
웹사이트
In Depth Galileo Probe
https://solarsystem.[...]
2023-07-03
[60]
웹사이트
Galileo End of Mission Press Kit
https://solarsystem.[...]
2011-10-29
[61]
웹사이트
Galileo Probe Mission Science Summary
http://spaceprojects[...]
NASA
[62]
뉴스
Jupiter Retains Atmosphere of Mystery; Surprise Galileo Data Could Force New Theories of Planetary Formation
https://www.washingt[...]
2024-05-23
[63]
간행물
Galileo Probe Results Suggest Jupiter Had an Ancient, Chilly Past
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2021-01-19
[64]
웹사이트
Solar System Exploration – Galileo
http://solarsystem.n[...]
NASA
2012-04-24
[65]
웹사이트
Galileo: Quick Facts
https://solarsystem.[...]
NASA
2021-01-19
[66]
간행물
NASA's Galileo Finds Giant Iron Core in Jupiter's Moon Io
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2021-01-19
[67]
간행물
Galileo Sees Dazzling Lava Fountain on Io
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2021-01-19
[68]
간행물
Spacecraft to Fly Over Source of Recent Polar Eruption on Io
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2024-04-16
[69]
간행물
Jupiter's Io Generates Power and Noise, But No Magnetic Field
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2020-11-29
[70]
웹사이트
Dashing through the Snows of Io
https://science.nasa[...]
NASA
2020-11-29
[71]
웹사이트
Eruption at Tvashtar Catena, Io
https://www.planetar[...]
The Planetary Society
2024-05-30
[72]
간행물
Farewell, Io; Galileo Paying Last Visit to a Restless Moon
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2021-01-19
[73]
웹사이트
Europa – Jupiter's Icy Moon
http://teacherlink.e[...]
Teachlink @ Utah State University
2020-12-03
[74]
간행물
Long-stressed Europa Likely Off-kilter at One Time
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2020-12-04
[75]
간행물
New Images Hint at Wet and Wild History For Europa
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2024-04-02
[76]
간행물
Galileo finds Europa has an Atmosphere
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2021-01-19
[77]
웹사이트
Clay-Like Minerals Found on Icy Crust of Europa
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2021-01-19
[78]
웹사이트
An Overview of the Earth's Magnetic Field
http://www.geomag.bg[...]
British Geological Survey
2024-04-16
[79]
간행물
Galileo Makes Discoveries at Ganymede
https://www2.jpl.nas[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2020-12-05
[80]
간행물
New Discoveries From Galileo – Big Icy Moon of Jupiter Found to Have a 'Voice' After All; Europa Flyby Next for Galileo
http://www2.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
1996-12-12
[81]
간행물
Solar System's Moon Likely Has a Hidden Ocean
https://solarsystem.[...]
NASA
2020-12-05
[82]
간행물
Images Suggest Icy Eruptions on Ganymede
2001-03-03
[83]
잡지
The Galileo Mission to Jupiter and Its Moons
2000-02
[84]
간행물
Galileo makes close pass by Callisto
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2021-01-19
[85]
간행물
Galileo Returns New Insights into Callisto and Europa
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2020-12-06
[86]
간행물
Galileo Mission Finds Strange Interior of Jovian Moon
https://solarsystem.[...]
NASA
2020-12-06
[87]
간행물
Jupiter's Moon Callisto May Hide Salty Ocean
https://solarsystem.[...]
NASA
2020-12-06
[88]
간행물
Galileo Succeeds in its Closest Flyby of a Jovian Moon
https://solarsystem.[...]
NASA
2020-12-06
[89]
웹사이트
30 Years Ago: Galileo off to Orbit Jupiter
https://www.nasa.gov[...]
NASA
2020-12-06
[90]
잡지
The Long Goodbye
https://www.proquest[...]
2024-05-23
[91]
웹사이트
Science with The Galileo Star Scanner
http://www.mindsprin[...]
2012-12-08
[92]
웹사이트
Galileo Mystery Solved: The Star, Not The Instrument, Was On The Blink
https://www.scienced[...]
ScienceDaily
2024-04-07
[93]
웹사이트
Instrument Host Overview
http://starbase.jpl.[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2012-11-29
[94]
간행물
Galileo Millennium Mission Status
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2024-04-27
[95]
잡지
Macroscope: Infecting Other World
2001-07
[96]
웹사이트
Galileo Legacy Site
http://solarsystem.n[...]
NASA
2012-04-24
[97]
뉴스
Galileo spacecraft crashes into Jupiter
http://spaceflightno[...]
Spaceflight Now
2020-12-05
[98]
웹사이트
Galileo – 10 Key Science Discoveries
https://solarsystem.[...]
NASA
2020-11-29
[99]
웹사이트
New Horizons: The Path to Pluto and Beyond
http://pluto.jhuapl.[...]
Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
2020-12-06
[100]
웹사이트
Missions | Juno
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2020-12-06
[101]
웹사이트
NASA's Shuttle and Rocket Launch Schedule
http://www.nasa.gov/[...]
NASA
2011-02-17
[102]
웹사이트
Juno
https://science.nasa[...]
NASA
2024-04-03
[103]
웹사이트
Overview | Juno
https://solarsystem.[...]
2021-05-19
[104]
웹사이트
Serendipitous Juno Detections Shatter Ideas About Origin of Zodiacal Light
https://www.jpl.nasa[...]
NASA
2021-03-19
[105]
웹사이트
JUICE's primary target: Ganymede
https://sci.esa.int/[...]
European Space Agency
2021-08-28
[106]
웹사이트
JUICE
https://science.nasa[...]
NASA
2024-04-03
[107]
웹사이트
Juice
https://www.esa.int/[...]
ESA
2024-04-03
[108]
간행물
The Europa Orbiter Mission Design
1998
[109]
뉴스
NASA Kills Europa Orbiter; Revamps Planetary Exploration
http://www.space.com[...]
Space.com
2002-02-04
[110]
간행물
Missions | Europa Clipper
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2020-12-05
[111]
웹사이트
Mission Updates | NASA's Europa Clipper
https://europa.nasa.[...]
NASA
2024-04-03
[112]
웹사이트
Europa Lander Mission Concept Overview
https://web.archive.[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2019-06-26
[113]
웹사이트
Europa Lander
https://www.jpl.nasa[...]
NASA/Jet Propulsion Laboratory
2024-04-04
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com