근지구 천체 카메라
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1. 개요
근지구 천체 카메라(NEO Surveyor)는 140m보다 큰 잠재적 위험 천체(PHO)를 발견하고 특성화하기 위한 NASA의 우주 망원경 임무이다. 2005년 미국 의회는 NASA에 이 임무를 위임했지만, 자금 할당은 이루어지지 않았다. NEOCam 프로젝트로 시작되어 디스커버리 프로그램에 여러 번 제안되었으나 발사에 실패했고, 이후 NEO 감시 임무로 변경되었다. NEO Surveyor는 50cm 적외선 망원경을 사용하여 태양-지구 L1 라그랑주 점 궤도에서 운용되며, 2026년 이후 발사될 예정이다. 주요 목표는 지구에 위협이 될 수 있는 소행성의 대부분을 발견하고 궤도를 파악하는 것이며, 제트 추진 연구소(JPL)가 개발을 주도한다.
2005년, 미국 의회는 미국 항공우주국(NASA)에 140m보다 큰 위험한 소행성을 2020년까지 발견, 목록화하고 특성화하기 위한 탐사를 완료하도록 의무화했다.[12][1] 그러나 이 노력에 대한 구체적인 자금을 할당하지는 않았다.[13] NASA는 이 무자금 위임 사항에 우선순위를 두지 않았으며, 행성 방어 및 재해 완화 계획과 관련 없는 일반 자금을 위해 근지구 천체 카메라(NEOCam) 프로젝트가 과학 임무와 경쟁하도록 지시했다.[14][1]
2. 역사
NEOCam은 2006년, 2010년, 2015년, 2016년, 2017년에 NASA의 디스커버리 프로그램에 제출되었지만, 매번 발사 대상에 선정되지 못했다.[15][1] 그럼에도 불구하고, 이 임무 개념은 소행성 및 혜성 감지 및 크기 측정을 위해 최적화된 새로운 적외선 감지기를 설계하고 테스트하기 위해 2010년에 기술 개발 자금을 받았다.[16][17] 이 프로젝트는 2015년 9월(300만 달러),[18][19][20] 2017년 1월에 추가 기술 개발 자금을 받았다.[21] 2010년, NASA는 연구원들에게 디자인&테스트를 할 비용을 계산해 예산 배정을 해 주었다.[47][48] 2015년 9월 30일 3백만 달러를 배정했으며, 이는 1년간 NEOcam을 연구할 수 있는 예산이다.[49][50][51] 잘 실현되는 듯 보였으나 2017년 1월 4일 루시와 프시케가 디스커버리 13과 14로 선출되면서 계획은 취소되었다.[52]
NASA의 행성 과학 부서 외부 또는 의회 자체에서 임무에 대한 완전한 자금 지원 요청에 따라,[22][23] NASA의 과학 부국장은 2019년 9월 23일에 NEOCam이 자금 경쟁 대신 행성 과학 부서 내의 행성 방어 조정실 예산으로 NEO 감시 임무라는 이름으로 시행될 것이라고 발표했다.[1] 2019년 7월에 기존 감지 방법을 벗어난 소행성 2019 OK의 근접 통과는 이 결정에 도움이 되었을 것으로 보인다.[24][1][25]
NEO 감시 임무는 자금 지원 및 관리를 위해 공식적으로 새로운 프로젝트이지만, 동일한 우주 망원경, 동일한 팀이며, 임무 목표는 변경되지 않았다.[1][26]
2. 1. 제안 및 초기 개발
2005년, 미국 의회는 미국 항공우주국(NASA)에 140m보다 큰 위험한 소행성을 2020년까지 발견, 목록화하고 특성화하기 위한 탐사를 완료하도록 의무화했다.[12][1] 그러나 이 노력에 대한 구체적인 자금을 할당하지는 않았다.[13] NASA는 이 무자금 위임 사항에 우선순위를 두지 않았으며, 행성 방어 및 재해 완화 계획과 관련 없는 일반 자금을 위해 근지구 천체 카메라(NEOCam) 프로젝트가 과학 임무와 경쟁하도록 지시했다.[14][1]
NEOCam은 2006년, 2010년, 2015년, 2016년, 2017년에 NASA의 디스커버리 프로그램에 제출되었지만, 매번 발사 대상에 선정되지 못했다.[15][1] 그럼에도 불구하고, 이 임무 개념은 소행성 및 혜성 감지 및 크기 측정을 위해 최적화된 새로운 적외선 감지기를 설계하고 테스트하기 위해 2010년에 기술 개발 자금을 받았다.[16][17] 이 프로젝트는 2015년 9월(300만 달러),[18][19][20] 2017년 1월에 추가 기술 개발 자금을 받았다.[21]
2. 2. NEO 감시 임무로의 전환
2005년, 미국 의회는 NASA에 2020년까지 140m보다 큰 위험한 소행성을 발견, 목록화, 특성화하기 위한 탐사를 달성하도록 의무화했지만, 구체적인 자금을 할당하지는 않았다.[12][1][13] NASA는 이 무자금 위임 사항에 우선순위를 두지 않았고, 행성 방어 및 재해 완화 계획과 관련 없는 일반 자금을 위해 근지구 천체 카메라(NEOCam) 프로젝트가 과학 임무와 경쟁하도록 지시했다.[14][1]
NEOCam은 2006년, 2010년, 2015년, 2016년, 2017년에 NASA의 디스커버리 프로그램에 제안되었지만, 발사 대상으로 선정되지 못했다.[15][1] 그럼에도 불구하고, 2010년에 소행성 및 혜성 감지 및 크기 측정을 위해 최적화된 새로운 적외선 감지기 설계 및 테스트를 위한 기술 개발 자금을 지원받았다.[16][17] 이 프로젝트는 2015년 9월(300만 달러)과[18][19][20] 2017년 1월에 추가 기술 개발 자금을 지원받았다.[21]
NASA의 행성 과학 부서 외부 또는 의회 자체에서 임무에 대한 완전한 자금 지원 요청에 따라,[22][23] NASA의 과학 부국장은 2019년 9월 23일에 NEOCam이 자금 경쟁 대신 행성 과학 부서 내의 행성 방어 조정실 예산으로 NEO 감시 임무라는 이름으로 시행될 것이라고 발표했다.[1] 2019년 7월에 기존 감지 방법을 벗어난 소행성 2019 OK의 근접 통과는 이 결정에 도움이 되었을 것으로 보인다.[24][1][25]
NEO 감시 임무는 자금 지원 및 관리를 위해 공식적으로 새로운 프로젝트이지만, 동일한 우주 망원경, 동일한 팀이며, 임무 목표는 변경되지 않았다.[1][26]
3. 임무 목표
이 임무의 주요 목표는 임무 수행 과정에서 140m보다 큰 잠재적 위험 천체의 대부분을 발견하고 그들의 궤도를 특성화하는 것이다.[1][1] 시야와 감도는 새로운 근지구 천체 약 200,000개에서 300,000개를 지름이 10m 정도로 작은 크기로 발견할 수 있을 만큼 넓고 깊을 것이다.[28][29] 부가적인 과학 목표에는 소행성대에서 약 백만 개의 소행성과 수천 개의 혜성을 탐지하고 특성화하는 것과 인간 및 로봇 탐사를 위한 잠재적 근지구 천체 대상을 식별하는 것이 포함된다.[30][31]
제트 추진 연구소(JPL)가 이 임무의 개발을 주도한다. 이 임무의 총 비용은 5억 달러에서 6억 달러 사이로 추정된다.[1][1]
NEO Surveyor 웹사이트에는 다음과 같은 임무 요구 사항이 명시되어 있다.[32]3. 1. 주요 목표
근지구 천체 카메라(NEO Surveyor) 임무의 주요 목표는 임무 수행 기간 동안 140m 이상의 잠재적 위험 천체(PHO) 대부분을 발견하고 그 궤도를 특성화하는 것이다.[1][1] 10m 크기의 작은 근지구 천체(NEO)를 20만~30만 개 이상 발견할 수 있을 것으로 예상된다.[28][29] 부가적인 과학 목표에는 소행성대에서 약 100만 개의 소행성과 수천 개의 혜성을 탐지하고 특성화하는 것과, 인간 및 로봇 탐사를 위한 잠재적 NEO 대상을 식별하는 것이 포함된다.[30][31]
제트 추진 연구소(JPL)가 이 임무 개발을 주도하며, 총 비용은 5억 달러에서 6억 달러 사이로 추정된다.[1]
NEO Surveyor 웹사이트에는 다음과 같은 임무 요구 사항이 명시되어 있다.[32]3. 2. 세부 요구 사항
이 임무의 주요 목표는 임무 수행 과정에서 140m보다 큰 잠재적 위험 천체의 대부분을 발견하고 그들의 궤도를 특성화하는 것이다.[1][1] 시야와 감도는 새로운 근지구 천체 약 200,000개에서 300,000개를 지름이 10m 정도로 작은 크기로 발견할 수 있을 만큼 넓고 깊을 것이다.[28][29] 부가적인 과학 목표에는 소행성대에서 약 백만 개의 소행성과 수천 개의 혜성을 탐지하고 특성화하는 것과 인간 및 로봇 탐사를 위한 잠재적 근지구 천체 대상을 식별하는 것이 포함된다.[30][31]
제트 추진 연구소(JPL)가 이 임무의 개발을 주도한다. 이 임무의 총 비용은 5억 달러에서 6억 달러 사이로 추정된다.[1][1]
NEO Surveyor 웹사이트에는 다음과 같은 임무 요구 사항이 명시되어 있다.[32]
4. 기술적 특징
4. 1. 우주선
2026년 이후 발사 예정이다. 근지구 천체 카메라(NEO Surveyor) 우주선의 총 질량은 1300kg을 넘지 않으며, 팰컨 9 블록 5와 같은 발사체를 사용하여 태양-지구 L1 라그랑주 점으로 발사할 수 있다. 이 임무는 10년 이내에 의회의 90% 목표를 달성해야 하며, 예상 임무 수명은 12년이다.[33]4. 2. 망원경 및 카메라
50cm 구경의 적외선 망원경을 탑재하고, 4µm에서 10µm 사이의 파장 범위에서 두 개의 열 적외선 채널로 관측을 수행한다.[1] 카메라는 NC1 (4–5.2 µm) 채널과 NC2 (6–10 µm) 채널을 갖는다. NC1 채널은 천체 측정 등록 및 보정, 유효 온도 측정을 위해 배경 별을 감지하며,[28] NC2 채널은 200-300K에서 일반적인 NEO 열 복사 감지에 최적화되어 있다.[28] 시야각은 11.56 제곱 도이다.[35]텔레다인 이미징 센서에서 수정한 천문 광역 적외선 이미저(HAWAII) 수은 카드뮴 텔루라이드 검출기의 버전을 사용하며,[36] 임무 프로토타입 검출기는 2013년 4월에 성공적으로 테스트되었다.[37][38] 검출기 배열은 2,048 × 2,048 픽셀이며 하루에 82기가비트의 데이터를 생성한다.[35] 극저온 유체 냉각 없이, 검출기는 방사 냉각을 통해 스피처 우주 망원경에서 입증된 기술을 사용하여 30K까지 수동 냉각된다.[35][36]
5. 운영 방식
근지구 천체 카메라는 태양-지구 L1 지점 주변의 헤일로 궤도에서 작동하며, 우주 차광막을 사용할 것이다.[35] 이 궤도는 지구로의 빠른 데이터 다운링크 속도를 가능하게 하여, 망원경에서 전체 프레임 이미지를 다운로드할 수 있게 한다.[39]
NEOWISE에 비해 넓은 시야를 가진것이 장점이다. 근지구 천체 카메라는 태양으로부터 경도상 45~120° 사이의 어느 곳이든 가리킬 수 있으며, 황도 위도 ±40°에서 멈출 수 있다. 조사는 잠재적으로 위험한 물체를 감지하도록 최적화될 것이며 기본 임무(5년) 동안 지속적으로 수행될 것이다. 데이터 다운로드를 위해 매일 2.25시간 동안 조사가 중단될 것이다. 또한 보정, 궤도 유지 및 운동량 관리 기동을 위해 중단될 것이다. 근지구 천체 카메라는 또한 특별한 관심 대상에 대한 더 많은 정보를 얻기 위해 목표 후속 조치(TFO)를 수행할 수 있다.[28]
이동하는 물체 트랙릿은 발견 후 평균 72시간 후에 하루에 2~3번 소행성 센터에 전달될 예정이다. 또한 심층 중첩 이미지는 12개월마다 게시된다.[28] 이러한 심층 중첩 이미지는 WISE의 이미지와 유사하게 천문학자들이 별, 갈색 왜성 및 멀리 떨어진 은하를 연구하는 데 사용될 가능성이 높다. 근지구 천체 카메라가 시간 영역 천문학 과도 현상 경보 인프라를 포함할 것이라고 제안되었지만,[40] 2023년 10월 현재까지 계획된 것은 없다.[28]
발사 후 처음 30일 동안 궤도 내 점검이 수행될 것이다. L1에 도착한 후 근지구 천체 카메라 팀은 6개월 동안의 조사를 검증할 것이다. 정상적인 조사에서 망원경은 처음 5년 동안 직경이 140미터보다 큰 소행성의 ⅔를 감지할 것으로 예상된다. 정상적인 임무는 최소 12년 동안 지속될 것이다. 조사가 끝나면 망원경은 퇴역하여 태양 중심 궤도에 배치될 것이다.[41]
5. 1. 궤도 및 관측
근지구 천체 카메라는 태양-지구 L1 지점 주변의 헤일로 궤도에서 작동하며, 우주 차광막을 사용할 것이다.[35] 이 궤도는 지구로의 빠른 데이터 다운링크 속도를 가능하게 하여, 망원경에서 전체 프레임 이미지를 다운로드할 수 있게 한다.[39]NEOWISE에 비해 넓은 시야를 가진것이 장점이다. 근지구 천체 카메라는 태양으로부터 경도상 45~120° 사이의 어느 곳이든 가리킬 수 있으며, 황도 위도 ±40°에서 멈출 수 있다. 조사는 잠재적으로 위험한 물체를 감지하도록 최적화될 것이며 기본 임무(5년) 동안 지속적으로 수행될 것이다. 데이터 다운로드를 위해 매일 2.25시간 동안 조사가 중단될 것이다. 또한 보정, 궤도 유지 및 운동량 관리 기동을 위해 중단될 것이다. 근지구 천체 카메라는 또한 특별한 관심 대상에 대한 더 많은 정보를 얻기 위해 목표 후속 조치(TFO)를 수행할 수 있다.[28]
이동하는 물체 트랙릿은 발견 후 평균 72시간 후에 하루에 2~3번 소행성 센터에 전달될 예정이다. 또한 심층 중첩 이미지는 12개월마다 게시된다.[28] 이러한 심층 중첩 이미지는 WISE의 이미지와 유사하게 천문학자들이 별, 갈색 왜성 및 멀리 떨어진 은하를 연구하는 데 사용될 가능성이 높다. 근지구 천체 카메라가 시간 영역 천문학 과도 현상 경보 인프라를 포함할 것이라고 제안되었지만,[40] 2023년 10월 현재까지 계획된 것은 없다.[28]
발사 후 처음 30일 동안 궤도 내 점검이 수행될 것이다. L1에 도착한 후 근지구 천체 카메라 팀은 6개월 동안의 조사를 검증할 것이다. 정상적인 조사에서 망원경은 처음 5년 동안 직경이 140미터보다 큰 소행성의 ⅔를 감지할 것으로 예상된다. 정상적인 임무는 최소 12년 동안 지속될 것이다. 조사가 끝나면 망원경은 퇴역하여 태양 중심 궤도에 배치될 것이다.[41]
5. 2. 데이터 처리 및 배포
근지구 천체 카메라(NEO Surveyor)에서 관측된 이동 물체의 궤적(tracklet)은 발견 후 평균 72시간 이내에 소행성 센터로 하루 2~3회 전송된다.[28] 또한, 12개월마다 심층 중첩 이미지가 공개되어,[28] 천문학자들이 이를 활용해 별, 갈색 왜성, 은하 등을 연구할 수 있다.6. 개발 및 지원
NASA, JPL, 캘리포니아 공과 대학교와 Amy Mainzer 연구팀이 NEO 서베이어 프로젝트에 참여하고 있다.
7. 한국과의 관계
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