루나 24호
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1. 개요
루나 24호는 달 표면 샘플 채취를 위해 소련이 발사한 무인 우주선으로, 달의 질량 집중점인 위난의 바다 지역에서 샘플을 회수하는 세 번째 시도였다. 1976년 8월 바이코누르 우주 기지에서 발사되어 달 궤도 진입 후, 8월 18일 착륙에 성공했으며, 드릴을 이용해 토양 샘플을 채취하여 지구로 귀환했다. 루나 24호는 루나 계획의 마지막 탐사선이었으며, 170.1g의 토양 샘플을 회수하여 분석했고, 이 샘플 분석을 통해 달 표면에서 물의 존재 가능성이 제기되었다.
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| 루나 24호 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 임무 유형 | 달 샘플 반환 |
| 운영 주체 | 소련 우주 프로그램 |
| 제조업체 | NPO 라보츠킨 |
| COSPAR ID | 1976-081A |
| SATCAT | 9272 |
| 임무 기간 | 1976년 8월 9일 15:04 - 1976년 8월 22일 17:55 (13일 2시간 51분) |
| 우주선 종류 | Ye-8-5M |
| 발사 질량 | 5800 kg |
| 임무 세부 사항 | |
| 발사일 | 1976년 8월 9일 15:04:12 UTC |
| 발사 로켓 | 프로톤-K/DM s/n 288-02 |
| 발사 장소 | 바이코누르 81/23 |
| 발사 계약자 | 크루니체프 |
| 착륙일 | 1976년 8월 22일, 17:55 UTC |
| 착륙 지점 | 좌표: 61°3′36″N 75°54′0″E, 수르구트 남동쪽 200km 지점 서시베리아 |
| 궤도 기준 | 셀레노 중심 |
| 궤도 근지점 | 115 km |
| 궤도 원지점 | 115 km |
| 궤도 경사 | 120.0° |
| 궤도 주기 | 1시간 59분 |
| 달 궤도 진입 | |
| 유형 | 궤도선 |
| 대상 | 달 |
| 궤도 횟수 | 약 48회 |
| 도착일 | 1976년 8월 14일 |
| 달 착륙 | |
| 유형 | 착륙선 |
| 대상 | 달 |
| 도착일 | 1976년 8월 18일, 06:36 UTC |
| 출발일 | 1976년 8월 19일, 05:25 UTC |
| 위치 | 좌표: 12.7145°N 62.2097°E, 마레 크리시움 |
| 샘플 질량 | 170.1 g |
| 장비 | |
| 탑재 장비 | 스테레오 사진 이미징 시스템 개선된 드릴/원격 팔 (샘플 수집용) 방사선 감지기 전파 고도계 |
| 프로그램 정보 | |
| 프로그램 | 루나 계획 |
| 이전 임무 | 루나 1975A |
| 다음 임무 | 루나 25호 |
2. 임무
루나 24호는 달 표면의 위난의 바다에서 토양 샘플을 채취하여 지구로 귀환하는 임무를 수행했으며, 이는 두 번의 실패 후 세 번째 시도였다.
루나 24호는 달에 착륙하여 샘플을 채취하고 지구로 귀환했으며, 채취된 토양은 층상 구조를 보였다. 소련은 미국과 샘플을 교환하여 과학적 연구를 진행했다.
2. 1. 임무 과정
'''루나 24호'''는 이전에 탐사된 적이 없는 거대한 달 표면 질량 집중점(mascon)인 위난의 바다 지역에서 샘플을 채취하여 지구로 가져오려는 세 번째 시도였다. 이전의 루나 23호와 1975년 10월의 발사 실패 이후 다시 시도된 임무였다.1976년 8월 11일, 궤도 수정을 거친 루나 24호는 3일 후 달 궤도에 진입했다. 초기 궤도는 궤도 경사 120°에 115km x 115km 크기였다. 추가적인 궤도 변경을 거쳐, 루나 24호는 1976년 8월 18일 UTC 06:36에 루나 23호가 착륙했던 곳에서 멀지 않은 북위 12°45', 동경 62°12' 지점에 안전하게 착륙했다.[9] 2012년 달 정찰 궤도선의 궤도 카메라를 통해 정확한 착륙 위치(북위 12.7145°, 동경 62.2097°)가 확인되었다.[10]
지상 관제소의 명령에 따라, 착륙선은 샘플 채취 팔을 펼쳐 인근 토양에 약 2미터 깊이까지 드릴 헤드를 밀어 넣었다. 채취된 샘플은 작은 귀환 캡슐에 안전하게 보관되었다. 달에서 거의 하루를 보낸 후, 루나 24호는 1976년 8월 19일 UTC 05:25에 성공적으로 이륙했다.
순조로운 귀환 과정 중, 루나 24호의 캡슐은 지구 대기에 진입하여 1976년 8월 22일 UTC 05:55에 서부 시베리아의 수르구트 남동쪽 약 200km 지점에 낙하산을 이용하여 안전하게 착륙했다. 회수된 170.1g의 토양은 연속적인 퇴적물처럼 층상 구조를 이루고 있는 것으로 밝혀졌다. 소련은 1976년 12월에 이 임무의 샘플 1그램과 NASA의 달 샘플을 교환했다.[9]
루나 24호는 소련이 발사한 마지막 달 탐사선이었다. 또한 37년 후인 2013년 12월 14일, 중국의 창어 3호가 착륙하기 전까지 달에 연착륙한 마지막 탐사선이었으며, 44년 후인 2020년 12월 중국의 창어 5호가 달 샘플 귀환에 성공하기 전까지 마지막 달 샘플 귀환 임무였다.
3. 탐사선 구조
루나 24호는 소련의 예-8-5 우주선 본체를 기반으로 제작되었으며, 상승 단계와 하강 단계로 구성되었다. 착륙선의 높이는 3.96m, 연료 미탑재 시 착륙 질량은 1880kg, 연료 가득 채운 발사 질량은 5600kg에서 5750kg 사이였다.[1]
하강 단계는 루노호트 로버의 예-8 하부 단계와 동일하며, 상승 단계는 예-8 버스의 루노호트 로버와 하우징을 대체하는 구형 상단이 있는 더 작은 실린더 형태였다. 상승 단계에는 1920kg 추력의 KRD-61 로켓과 구형 재진입 캡슐 내부에 원통형 밀폐형 토양 샘플 용기가 탑재되었다.[1]
3. 1. 하강 단계
루나 24호는 예-8-5 우주선 본체를 기반으로 제작되었으며, 상승 단계와 하강 단계의 두 단계로 구성되었다. 착륙선은 높이가 3.96m였고, 연료를 채우지 않은 상태의 착륙 질량은 1880kg이었다. 연료를 가득 채운 발사 질량은 5600kg에서 5750kg 사이였다.[1]
하강 단계는 루노호트 로버의 예-8 하부 단계와 동일하며, 4개의 돌출된 착륙 다리, 연료 탱크, 착륙 레이더 고도계, 이중 하강 엔진 복합체로 구성된 원통형 본체였다. 주 하강 로켓인 KTDU-417은 궤도 수정, 궤도 진입, 표면 하강을 위한 제동, 그리고 고도와 속도를 기반으로 온보드 컴퓨터가 결정한 차단 지점에 도달할 때까지 우주선의 속도를 늦추는 데 사용된 1920kg 추력의 가변 추력 엔진이었다. 차단 후에는 저추력(210kg 및 350kg) 버니어 제트 뱅크가 최종 착륙에 사용되었다. 하강 단계는 또한 상승 단계의 발사대 역할을 했다. 우주선 하강 단계에는 텔레비전 카메라, 방사선 및 온도 모니터, 통신 장비, 그리고 달 토양 샘플을 수집하기 위한 드릴 장비를 갖춘 90cm 연장 가능한 팔이 장착되었다. 통신은 768 및 922 MHz (다운링크)와 115 MHz (업링크)의 붐 끝에 있는 원뿔형 안테나를 통해 이루어졌다.[1]
3. 2. 상승 단계
루나 24호의 상승 단계는 예-8 버스의 루노호트 로버와 하우징을 대체하는 구형 상단이 있는 더 작은 실린더였다. 이 단계에는 1920 kg 추력의 KRD-61 로켓이 장착되었고, 구형 재진입 캡슐 내부에 원통형 밀폐형 토양 샘플 용기가 탑재되었다.[1] 상승 단계의 총 질량은 520 kg이었으며, 그 중 245 kg은 질산과 UDMH 추진제였다.[1] 높이는 2 m였다.[1] 샘플 반환 캡슐은 직경이 50 cm였고 질량은 39 kg이었다.[1] KRD-61은 지구로의 자유 귀환 궤도에 올리기 위해 53초 동안 한 번만 점화할 수 있었다.[1] 이 엔진의 비추력은 313초였으며, 반환 우주선에 2600~2700 m/s의 속도를 부여할 수 있었다.[1]4. 과학적 성과
루나 24호는 170.1g의 토양을 채취하여 1976년 8월 19일 귀환용 로켓을 발사했고, 캡슐은 8월 22일 시베리아 서부 수르구트 남동쪽 200km 지점에 착륙했다.[2]
4. 1. 물의 발견
1978년 2월, 소련 베르나드스키 지구화학 및 분석화학 연구소의 M. 아크마노바, B. 데멘테브, M. 마르코프는 물 발견을 명확히 주장하는 논문을 발표했다.[11][12] 이들은 루나 24호가 지구로 가져온 샘플을 적외선 흡수 분광학(약 3 μm 파장)으로 분석하여 약 0.1% 중량의 물을 함유하고 있음을 확인했는데, 이는 검출 임계치보다 약 10배 높은 수준이었다.[13]4. 2. 지질학적 특징
루나 24호는 위난의 바다(북위 12.75도, 동경 62.2도 지점)에 연착륙했다.[2] 달의 바다로서는 전형적인, 크레이터가 산재한 완만한 평지에 착륙했으며, 지근거리에 직경 64미터의 크레이터가 존재했다.[3] 또한 이 지점으로부터 2.3km 떨어진 위치에는 1974년에 샘플 반환에 실패한 동형기 루나 23호가 있었다.[3]5. 의의 및 영향
바이코누르 우주 기지에서 프로톤 로켓으로 발사된 루나 24호는 위난의 바다에 연착륙하여,[2] 170.1g의 토양을 채취하고 8월 22일 지구로 귀환, 수르구트 남동쪽에 착륙했다.[2]
루나 계획은 루나 24호를 마지막으로 종료되었다. 이후 달 연착륙은 37년 뒤 창어 3호가, 샘플 반환은 44년 뒤 창어 5호가 성공했다.
6. 예비 기체
코스모아일 하쿠이에는 루나 24호의 실물 예비 기체가 전시되어 있는데, 이는 고장 시 즉시 사용할 수 있도록 대기하던 것이라고 한다.[4]
참조
[1]
웹사이트
Display: Luna 24 1976-081A
https://nssdc.gsfc.n[...]
NASA
2021-02-10
[2]
웹사이트
Luna 24
http://nssdc.gsfc.na[...]
NASA NSSDC
2012-09-10
[3]
웹사이트
Mare Crisium: Failure then Success
http://lroc.sese.asu[...]
LROC
2020-11-25
[4]
뉴스
ルナ24号月面着陸船
http://www.hakui.ne.[...]
コスモアイル羽咋
2014-11-01
[5]
웹인용
LROC Coordinates of Robotic Spacecraft - 2013 Update
http://lroc.sese.asu[...]
lroc.sese.asu.edu
2015-06-09
[6]
웹인용
NASA - NSSDC - Spacecraft - Details
http://nssdc.gsfc.na[...]
2015-11-08
[7]
웹인용
NASA - NSSDC - Spacecraft - Details
http://nssdc.gsfc.na[...]
2015-11-08
[8]
웹인용
NASA - NSSDC - Spacecraft - Details
http://nssdc.gsfc.na[...]
2015-11-08
[9]
웹사이트
태양계 탐험 : 선교 : 국가 별 : 소련 : 루나 24
http://solarsystem.n[...]
2016-11-16
[10]
뉴스
Mare Crisium: Failure then Success
http://lroc.sese.asu[...]
2019-04-22
[11]
저널
Water in the regolith of Mare Crisium (Luna-24)?
1978-02
[12]
저널
Possible Water in Luna 24 Regolith from the Sea of Crises
[13]
ArXiv
Water on The Moon, I. Historical Overview
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