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달 충돌형 탐사선

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목차

1. 개요

달 충돌형 탐사선은 2008년 10월 인도에서 발사된 무인 달 탐사선으로, 달 표면에 충돌하여 물, 얼음, 유기물 등 물질을 분출시켜 찬드라얀 1호가 분석하도록 설계되었다. 탐사선의 주요 목표는 달 충돌 기술 시험, 연착륙 탐사선 기술 연구, 달 과학적 연구였으며, 전파 고도계, 비디오 카메라, CHACE 질량 분석기를 탑재했다. 2008년 11월 달 궤도에서 분리된 후 달 남극의 새클턴 충돌구에 충돌했으며, 충돌 직전 달 대기권에서 수증기를 발견했다. 탐사선 충돌 지점은 자와할 스탈로 명명되었다.

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2. 칼람의 목표

이 탐사선은 인도의 대통령을 지낸 아불 파키르 자인울아베딘 압둘 칼람의 제안에서 비롯되었다.[11] 그는 찬드라얀 위성에 탐사선을 포함시키면 달에 이미 근접해 있는 궤도선을 활용하여 임무의 과학적 가치를 더욱 높일 수 있다고 생각했다.[38][12] 또한 칼람은 달 탐사가 일부 소수 국가에게만 국한되어서는 안 되며, 인도가 이러한 흐름에서 뒤처져서는 안 된다고 보았다.[38][12]

칼람의 발언 의도에 대해 인도 언론들은 다소 다른 해석을 내놓기도 했다. 더 타임스 오브 인디아는 칼람이 탐사선 프로젝트 성공 시 인도가 달의 "지분 일부를 주장"할 수 있을 것이라는 정치적 동기를 가졌다고 보도했다.[37][9] 반면, 디 인디언 익스프레스는 칼람이 "어떤 국가도 달의 소유권을 주장할 수는 없다. 달의 자원은 공유되어야 하며, 그것이 바로 달 탐사의 목적이다."라고 말했다고 전하며, 그의 입장이 달 자원의 공유에 있음을 강조했다.[39][13]

3. 임무 목표

달 충돌형 탐사선(MIP)의 주요 목표는 달의 특정 지점에 도달하기 위한 기술을 시연하고, 향후 연착륙 임무에 필요한 기술을 검증하며, 충돌 직전 근거리에서 달을 과학적으로 탐사하는 것이었다.[40][41][14][15][16] 탐사선은 달 표면에 충돌하여 물이나 얼음, 유기물, 또는 기타 물질을 표면에서 분출시키도록 설계되었으며, 이렇게 분출된 물질을 찬드라얀 탐사선이 분석하는 방식으로 임무가 진행되었다.[42][43]

4. 구성 및 페이로드

달 충돌형 탐사선(MIP)은 세 가지 주요 장비인 전파 고도계, 비디오 화상 시스템, CHACE 질량 분석기를 탑재했다.[44][17] 각 장비는 탐사선의 하강 과정에서 고도 측정, 달 표면 영상 촬영, 달 대기 성분 분석 등의 임무를 수행하도록 설계되었다.

탐사선 본체는 탑재 장비들이 배치된 알루미늄-벌집 샌드위치 구조로 제작되었다. 모선인 찬드라얀 1호와는 볼 잠금 방식의 분리 시스템을 통해 연결되어 있었으며, 달 궤도 도달 후 고체 연료 로켓을 사용하여 궤도를 이탈하고 달 표면으로 하강했다.[18] 하강 중에는 고체 추진제를 사용하는 추력기를 통해 스핀 안정화를 수행하여, 비디오 영상 시스템이 안정적으로 달 표면 사진을 촬영할 수 있도록 했다.[18]

탐사선의 외부 표면 네 개의 수직 측면에는 각각 120 mm X 180 mm 크기의 타원형 양극 산화 처리된 알루미늄 판이 부착되었다.[45][19] 이 판에는 인도의 국기 이미지와 함께 인도의 국장, 그리고 인도의 국가 표어인 "सत्यमेव जयते|사티야메바 자야테sa"("진리만이 승리한다"는 의미)라는 문구가 새겨져 있었다.[45][19] 인도우주연구기구(ISRO)의 설계 기준에 따라, 이 판들은 -50°C에서 150°C 이상의 넓은 온도 범위를 견딜 수 있도록 제작되었다.[45][19]

4. 1. 전파 고도계

하강하는 동안 탐사선의 고도를 측정하고 미래의 달 연착륙 임무를 위한 기술 정보를 제공했다.[44] 작동 주파수 대역은 4.3 GHz ± 100 MHz였다.[44]

4. 2. 비디오 카메라

달 충돌형 탐사선에 탑재된 비디오 화상 시스템은 탐사선이 달 표면으로 하강하는 동안 근접 영상을 촬영하는 역할을 수행했다.[44][17] 이 시스템은 아날로그 방식의 CCD 카메라로 구성되었다.[44][17] 탐사선이 하강할 때, 회전 안정화를 위한 고체 추진제 기반 추력기가 작동하여 카메라 시스템이 안정적으로 달 표면 사진을 찍을 수 있도록 도왔다.[18]

4. 3. CHACE 질량 분석기

CHACE 질량 분석기는 탐사선이 달 표면으로 하강하는 동안 달의 희박한 대기 구성 성분을 측정하는 임무를 수행했다. 이 장비는 사중극자 질량 분석기 방식을 사용했으며, 질량 분해능은 0.5 amu였다. 또한, 1.3×10−11 파스칼 수준의 부분 압력까지 감지할 수 있는 높은 민감도를 지녔다.[17][44]

4. 4. 기타 구성

달 충돌형 탐사선(MIP)은 세 가지 주요 장비를 탑재했다.[44][17]

  • '''전파 고도계''': 탐사선이 달 표면으로 하강하는 동안 고도를 측정하는 역할을 했다. 이 정보는 향후 달 연착륙 임무 수행에 필요한 기술적 데이터를 제공했다. 작동 주파수 대역은 4.3 GHz ± 100 MHz였다.
  • '''비디오 영상 시스템''': 하강 중 달 표면을 가까이에서 촬영하여 영상을 확보했다. 이 시스템은 아날로그 방식의 CCD 카메라로 구성되었다.
  • '''CHACE 질량 분석기''': 하강 과정에서 달의 희박한 대기 성분을 분석했다. 이 장비는 사중극자 질량 분석기를 기반으로 하며, 질량 분해능은 0.5 amu이고, 약 1.3×10−11 파스칼 수준의 미세한 부분 압력까지 감지할 수 있었다.


탐사선 본체는 알루미늄-벌집 샌드위치 구조로 제작되었으며, 내부에 탑재 장비들이 배치되었다. 탐사선은 모선인 찬드라얀 1호에 볼 잠금 방식의 분리 시스템을 통해 부착되어 있었다.[18] 달 궤도에 도달한 후, 고체 연료 로켓을 점화하여 궤도를 이탈하고 달 표면을 향해 하강했다. 하강 중에는 고체 추진제를 사용하는 추력기를 이용해 탐사선의 회전을 안정시키는 스핀 안정화를 수행했으며, 이를 통해 비디오 영상 시스템이 안정적으로 달 표면 사진을 촬영할 수 있도록 했다.[18]

탐사선의 외부 표면에는 네 개의 수직 측면에 각각 타원형의 양극 산화 처리된 알루미늄 판이 부착되었다. 각 판의 크기는 120 mm X 180 mm였다.[45][19] 이 판에는 인도의 국기 이미지와 함께 인도의 국장, 그리고 인도의 국가 표어인 "सत्यमेव जयते|사티야메바 자야테sa"("진리만이 승리한다"는 의미)라는 문구가 새겨져 있었다.[45][19] 인도우주연구기구(ISRO)의 설계 기준에 따라, 이 판들은 -50°C에서 150°C 이상의 온도 범위를 견딜 수 있도록 제작되었다.[45][19]

5. 임무 연대표

날짜 및 시간 (IST)날짜 및 시간 (UTC)주요 사건비고
2008년 10월 22일 06:222008년 10월 22일 00:52발사인도 안드라프라데시 주 스리하리코타의 사티시 다완 우주 센터에서 찬드라얀 1호와 함께 PSLV 로켓(개량형 C11)에 실려 발사됨.[46][47][48][20][21][22]
2008년 11월 14일 20:062008년 11월 14일 14:36찬드라얀 1호에서 분리고도 102km의 달 원형 극궤도에서 모선인 찬드라얀 1호로부터 분리됨.[49][23]
2008년 11월 14일 20:06 ~ 20:312008년 11월 14일 14:36 ~ 15:01달 표면 하강분리 후 회전 안정화 추진기와 역추진 로켓을 사용하여 충돌 궤도로 진입함. 약 25분간 하강하며 찬드라얀 1호를 통해 지구로 지속해서 정보를 전송함.[50][24]
2008년 11월 14일 20:312008년 11월 14일 15:01달 표면 충돌달의 남극 지역 새클턴 충돌구 부근(남위 89도, 서경 30도 추정[51])에 초속 1.69 km (시속 약 6100 km/h)의 속도로 충돌하여 파괴됨.[50][24][25][26] 충돌 시 발생한 파편은 궤도선들이 얼음 존재 유무를 분석하는 데 활용됨.[49]


6. 물 발견

2009년 9월 25일, 인도우주연구기구는 달 충돌형 탐사선(MIP)이 달에 충돌하기 직전 물을 발견했다고 발표했다.[52][27] 이 발표는 미국 항공우주국(NASA)이 찬드라얀 1호에 탑재한 달 광물 지도 작성기가 물을 발견했다는 내용을 사이언스 저널을 통해 발표한(2009년 9월 24일) 바로 다음 날 이루어졌다.[53][28]

실제 발견 시점은 달 충돌형 탐사선이 NASA의 달 광물 지도 작성기보다 약간 앞섰으나, 인도우주연구기구는 NASA의 확인을 거친 후 발표를 진행했다.[54][55][29][30] 달 충돌형 탐사선에 탑재된 CHACE 장비와 NASA의 달 광물 지도 작성기는 각각 다른 방식(직접 검출 및 원격 측정)으로 달에 물이 존재함을 확인하여, 달의 물 존재에 대한 오랜 질문에 답을 제시했다.

6. 1. CHACE의 역할

달 충돌형 탐사선(MIP)에 탑재된 '''CHACE'''(CHandra's Altitudinal Composition Explorer, 찬드라 고고도 성분 분석기)는 달에 물이 존재하는지에 대한 오랜 질문에 답을 제공하는 데 중요한 역할을 수행했다.

2009년 9월 25일, 인도우주연구기구(ISRO)는 달 충돌형 탐사선이 충돌 직전 달에서 물을 발견했다고 공식 발표했다.[52][27] 이 발표는 미국 항공우주국(NASA)이 찬드라얀 1호에 함께 실었던 달 광물 지도 작성기(M3)가 물을 발견했다는 내용을 ''사이언스'' 저널을 통해 발표한(2009년 9월 24일) 바로 다음 날 이루어졌다.[53][28]

실제 발견 시점은 달 충돌형 탐사선의 CHACE가 NASA의 달 광물 지도 작성기(M3)보다 약간 앞섰던 것으로 알려졌다. 하지만 ISRO는 NASA의 확인 과정을 거친 후에야 이 발견을 공식 발표했다.[54][55][29][30]

CHACE는 달 충돌형 탐사선이 달의 남극을 향해 하강하는 동안 달의 희박한 대기권에서 직접 수증기 형태의 물 분자를 감지했다. 탐사선은 동경 14도 자오선을 따라 북위 45도 지점에서 남극(남위 90도)까지 하강하며 고도 98km에서 250m 사이의 대기 성분을 분석했다. 반면, 달 광물 지도 작성기(M3)는 원격 측정을 통해 달 표면의 넓은 지역(약 97%)을 분석하여 주로 고위도 지방에서 얼음 형태의 물을 발견했다. 달은 대기압이 거의 없어 물이 액체 상태로 존재하기 어렵기 때문에, 얼음이나 수증기 형태로 존재한다. 이처럼 CHACE는 달 광물 지도 작성기(M3)와 함께 서로 다른 형태와 위치에서 물의 존재를 확인함으로써 달의 물 연구에 중요한 기여를 했다.

7. 충돌 지점

탐사선의 대략적인 충돌 위치(남위 89.76도, 서경 39.40도)[31]는 인도의 초대 총리 자바할랄 네루의 이름을 따서 자와할 스탈로 명명되었다. 공교롭게도 MIP 충돌 사건은 네루의 탄생 기념일[32][33]에 일어났다. 이 이름은 A. P. J. 아브둘 칼람이 제안한 것으로 알려졌다.[34][35]

초기 위치는 나중에 MIP 카메라의 이미지를 LROC NAC 이미지 모자이크와 비교하여 섀클턴 크레이터와 드 제를라슈 크레이터 사이 연결 능선의 지구 방향 경사면(남위 89.55도, 서경 122.93도)으로 정밀하게 조정되었다.[36]

참조

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[2] 웹사이트 Chandrayaan-1 starts observations of the Moon https://www.esa.int/[...] 2022-07-29
[3] 웹사이트 An afterthought https://frontline.th[...] 2008-12-18
[4] 웹사이트 Luna 2 https://nssdc.gsfc.n[...] US National Space Science Data Center 2013-12-03
[5] 웹사이트 Ranger 3 https://nssdc.gsfc.n[...] US National Space Science Data Center 2013-12-03
[6] 웹사이트 Hiten https://nssdc.gsfc.n[...] NASA Space Science Data Coordinated Archive (NSSDCA) 2019-04-12
[7] 웹사이트 Hiten https://nssdc.gsfc.n[...] NASA Space Science Data Coordinated Archive (NSSDCA) 2019-04-12
[8] 뉴스 Probe crashes into Moon's surface http://news.bbc.co.u[...] 2006-09-03
[9] 뉴스 Chandrayaan-I Impact Probe lands on moon http://timesofindia.[...] Times Of India 2008-11-15
[10] 웹사이트 China's lunar probe Chang'e-1 impacts moon_English_Xinhua http://news.xinhuane[...]
[11] 웹사이트 An afterthought https://frontline.th[...] 2008-12-18
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[13] 뉴스 Kalam turns teacher in the midst of students http://www.newindian[...] 2008-11-11
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[16] 뉴스 Chandrayaan team over the moon http://www.hindu.com[...] 2008-11-15
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[34] 서적 From Fishing Hamlet To Red Planet Harper Collins 2019-03-28
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