베피콜롬보

4.3. 미오 (Mio, Mercury Magnetospheric Orbiter)

미오(Mio)는 JAXA가 제작한 수성 자기권 궤도선이다. 베피콜롬보 임무는 수성 이동 모듈(MTM), 수성 궤도선(MPO), 미오의 세 가지 구성 요소로 이루어져 있으며, 수성에 도착하면 각각 분리될 예정이다.

미오는 285kg의 납작한 원통형이며, rpm 속도로 회전하며 수성의 적도에 수직으로 위치한다. 원통 윗부분과 아랫부분은 온도 조절을 위한 방열기 역할을 하며, 측면은 태양 전지로 덮여 185W의 전력을 생산한다. 지구와의 통신은 지름 1m의 고(高)게인 안테나와 두 개의 중(中)게인 안테나를 통해 X 주파대에서 이루어진다. 미오는 텔레메트리를 통해 1년 동안 160Gb의 데이터를 전송할 예정이다. 수성 궤도에서 분리된 후, 사가미하라 우주 운영 센터에서 우다 심우주 센터(Usuda Deep Space Center)의 64m 안테나를 통해 운영될 예정이다.

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미오는 수성의 적도에 수직인 회전축을 따라 분당 15 회전으로 회전하며 안정화될 것이다. MPO 궤도 바깥, 590km x 11640km 고도의 극궤도에 진입할 예정이다.

초기 계획에서는 2010년에 "수성 자기권 탐사기(MMO)", "수성 표면 탐사기(MPO)", "수성 착륙기(MSE)" 3기를 아리안 5 로켓으로 발사할 예정이었으나, 2003년 재검토 시 수성 착륙기는 중지되었다. 예산 문제로 로켓은 러시아에서 수입하여 기아나 우주 센터에서 발사하는 소유스 로켓을 사용할 방침이었으나, 베피콜롬보의 무게 증가로 다시 아리안 5로 변경되었다. 2018년 10월 19일, 기아나 우주 센터에서 발사되었다.

MMO는 근수점 400km, 원수점 11824km 궤도에서 분리될 예정이다. 이후 MOSIF를 분리한 MPO는 원수점 고도를 낮춰 근수점 400km, 원수점 1508km, 궤도 경사각 90도 궤도로 이동할 예정이다.

MMO는 프로톤 자기 탐사기를 탑재하고 있으며, 전자기장 탐사기 등을 통해 태양풍에 의해 발생할 것으로 예상되는 자기권 탐사를 목적으로 한다. 이 탐사 기기는 기존의 기기보다 고감도 기기들이다.

두 탐사선은 수성의 극궤도에 진입함으로써 태양으로부터의 직접적인 열 유입을 절반으로 줄이고, 수성 근방에서 약 700,000이라는 고온 열 복사로부터 위성을 보호할 예정이다.

4.3.1. 과학 탑재체

Mio (미오) (수성 자기권 궤도선, MMO)는 대부분 일본에서 개발 및 제작되었으며, 짧은 팔각형 기둥 모양으로, 면과 면 사이의 길이가 180cm이고 높이는 90cm이다. 총 질량은 285kg이며, 과학 탑재체는 45kg으로 5개의 기기 그룹으로 구성되어 있다. 4개는 일본 연구진이 운영하는 플라스마 및 먼지 측정용이고, 1개는 오스트리아에서 제작한 자력계이다.

미오에 탑재된 5개의 과학 기기 그룹은 다음과 같다:

4.4. Mercury Surface Element (MSE)

2003년 예산 제약으로 인해 머큐리 표면 요소(MSE)는 취소되었다. 취소 당시 MSE는 약 44kg의 소형 착륙선으로, 수성 표면에서 약 1주일 동안 작동하도록 설계되었다. 지름 0.9m의 원반 모양으로, 종단자 부근의 위도 85°에 착륙할 예정이었다. 제동 기동을 통해 착륙선은 고도 120m에서 속도를 0으로 만들고, 추진 장치가 배출되고, 에어백이 팽창하며, 모듈은 최대 충격 속도 30m/s로 표면에 떨어질 것이었다. 과학 데이터는 온보드에 저장되어 교차 쌍극자 UHF 안테나를 통해 MPO 또는 미오로 중계될 것이다. MSE는 영상 시스템(강하 카메라 및 표면 카메라), 열 흐름 및 물리적 특성 패키지, 알파 입자 X선 분광기, 자력계, 지진계, 토양 관통 장치(두더지), 그리고 소형 로버로 구성된 7kg의 탑재체를 운반할 예정이었다.

5. 역사

BepiColombo^영어는 1974년 마리너 10호 임무에서 사용된 행성간 중력 보조 기동을 처음 제안한 이탈리아 파도바 대학교의 과학자, 수학자, 엔지니어인 주세페 "베피" 콜롬보(1920–1984)의 이름을 따서 명명되었다. 이 기동은 현재 행성 탐사선에서 자주 사용되는 기술이다.

수성 자기권 궤도선인 '미오'라는 이름은 일본 대중이 제안한 수천 개의 제안 중에서 선택되었다. 일본어로 '미오'는 수로를 의미하며, JAXA에 따르면 지금까지 도달한 연구 개발 이정표를 상징하며 앞으로의 안전한 항해를 기원한다. JAXA는 우주선이 마치 배가 바다를 항해하는 것처럼 태양풍을 통과할 것이라고 밝혔다. 중국어와 일본어에서 수성은 오행에 따라 "물 별" (水星)로 알려져 있다.

2020년 4월 지구 근접 통과 후, BepiColombo^영어는 잠시 근지구 소행성으로 오인되어 천문학 임시 명칭을 받았다.

2000년, BepiColombo^영어 미션 제안이 ESA에 의해 선정되었다. 2004년, 과학 탑재체에 대한 제안 요청서가 발행되었다. 2007년, 아스트리움(Astrium)이 주 계약업체로 선정되었으며, 아리안 5가 발사체로 선택되었다. 최초 발사 목표는 2014년 7월로 예정되었으나, 여러 차례 연기되었는데, 이는 주로 태양 전지 추진 시스템 개발 지연 때문이었다. 2017년, 미션의 총 비용은 2로 추산되었다.

초기 계획에서는 아리안 5 로켓으로 2010년에 "수성 자기권 탐사기(MMO)", "수성 표면 탐사기(MPO)", "수성 착륙기(MSE)" 3기를 발사할 예정이었다. 그러나 2003년에 실시된 계획 재검토 시 수성 착륙기는 중지되었다.

예산 문제로 인해 로켓은 러시아에서 수입하여 기아나 우주 센터에서 발사하는 소유스 로켓을 과학 위성·탐사기에 사용할 방침이었다. 그러나 그 후, 베피콜롬보의 무게가 예정보다 증가했기 때문에 다시 아리안 5로 발사하는 것으로 변경되었다.

2018년 10월 19일 (현지 시간), 프랑스령 기아나의 기아나 우주 센터에서 베피콜롬보가 발사되어 지구를 떠났다. 앞으로 여러 차례의 스윙바이를 거쳐 수성 궤도에 진입할 예정이다. 두 탐사기는 수성 도착 후 분리되어 협력하여 약 1년 동안 수성을 탐사할 계획이다. ESA와 JAXA 담당은 다음과 같다.

* ESA: MMO 이외의, (1) 베피콜롬보 미션 전체의 설계, (2) MPO, 전기 추진 모듈(Mercury Transfer Module: MTM), MMO 선실드(MMO Sunshield and Interface structure: MOSIF)의 설계·제작·운용, (3) 복합 모듈(Mercury Composite Spacecraft: MCS)의 조립·시험 및 발사를 담당.(당초 계획에서는 MSE도 개발)
* JAXA: 수성 궤도에서의 운용, MMO(미오)의 개발·운용 비용은 약 15.