자기권미부관측위성 지오테일
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1. 개요
자기권미부관측위성 지오테일은 일본의 과학 위성으로, 자기권의 먼 지역을 관측하기 위해 발사되었다. 이 위성은 달 스윙바이를 통해 궤도를 변경하며, 5가지 종류의 과학 장비를 탑재하여 자기장, 전장, 플라스마, 고에너지 입자, 플라스마 파동 등을 관측했다. 지오테일의 데이터는 오로라 형성의 원리를 밝히는 데 기여했으며, 자기장 재연결 및 에너지 방출 현상에 대한 새로운 사실을 제시했다. 또한, 달 대기에서 다양한 원소를 확인하는 등 과학적 발견을 이루었다.
| 임무 유형 | 지구 관측 |
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| 운영 기관 | 우주과학연구소(JAXA), NASA |
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| 웹사이트 | GEOTAIL Spacecraft |
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| 국제 식별 번호 | 1992-044A |
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| NORAD 카탈로그 번호 | 22049 |
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| 임무 기간 | 24년 (계획) |
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| 제작사 | 닛폰 전기 |
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| 발사 질량 | 980 kg |
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| 전력 | 273.0 와트 |
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| 발사일 | 1992년 7월 24일 14:26:00 UTC |
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| 발사체 | 델타 II 6925 |
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| 발사장 | 케이프커내버럴 공군 기지 LC-17A |
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| 폐기 유형 | 퇴역 |
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| 비활성화 | 2022년 11월 28일 |
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| 궤도 기준 | 지구 중심 |
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| 궤도 종류 | 고타원 궤도 |
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| 궤도 결정 시점 | 2015년 1월 15일 13:40:53 UTC |
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| 근지점 고도 | 51,328 km |
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| 원지점 고도 | 190,664 km |
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| 궤도 경사 | 10.51 도 |
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| 궤도 장반축 | 127,367.75 km |
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| 궤도 이심률 | 0.5469845 |
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| 궤도 주기 | 7539.86 분 |
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| 목표 | 지구 자기권 꼬리의 구조와 역학 연구, ISTP (태양-지구계 물리학 국제 공동 관측 계획) 참여 |
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| 관측 대상 | 지구 자기권 |
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| 계획 기간 | 30년 (실적) |
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| 설계 수명 | 3년 6개월 |
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| 본체 크기 | Ø2.2m x 1.5m |
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| 최대 크기 | 50m (안테나 확장 시) |
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| 질량 | 1,009kg |
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| 발생 전력 | 340W (수명 말기) |
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| 주요 추진 장치 | RCS |
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| 자세 제어 방식 | 스핀 안정화 |
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| EFD | 구형 프로브, 와이어 안테나 |
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| MGF | 플럭스 게이트 자력계, 서치 코일 자력계 |
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| LEP | 이온/전자 3차원 속도 함수 분석기, 태양풍 이온 분석기, 이온 질량/에너지 분석기 |
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| CPI | 고온 플라스마 분석기, 태양풍 이온 분석기, 이온 질량/에너지 분석기 |
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| HEP | 저에너지 입자 검출기, 이온/전자 버스트 검출기, 중간/고에너지 이온 분석기 |
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| EPIC | 이온 전하 상태, 질량-에너지 분석기, 이온 질량-에너지 분석기 |
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| PWI | 주파수 스윕형 스펙트럼 분석기, 다채널 스펙트럼 분석기 |
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| 종료일 | 2022년 11월 28일 |
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| 정파일 | 2022년 11월 28일 14:07 JST |
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2. 궤도
지오테일은 관측을 위해 달 스윙바이를 통해 궤도를 변경해왔으며, 이 스윙바이 시에 필요한 데이터는 히텐을 통해 수집되었다.
발사 후 초기 2년간은 자기 꼬리의 먼 지역을 관측하기 위해 두 번의 달 스윙바이를 거쳐 원지점이 지구 반지름의 80~200배가량인 궤도로 진입했다.
그 후 궤도 원지점을 20~30만 km씩 떨어트리며 달 전이 궤도에서 관측을 계속 이어왔다. 현재는 궤도나 자세 제어에 사용할 연료가 부족하기 때문에 이러한 운용은 불가능하여 달의 섭동 현상에 따라 여러 궤도를 오가고 있지만, 이 덕에 의외의 성과를 건지기도 한다.
3. 장비
지오테일에는 5가지 종류의 과학 장비가 탑재되었다.
* 자기장 관측 기기
* 전장 관측 기기
* 플라스마 관측 기기 2 세트
* 고에너지 입자 관측 기기 2 세트
* 플라스마 파동 기기
아케보노와 함께 방사선에 강한 위성 설계, 위성 본체에서 계측기를 멀리하기 위한 신장 기술, 표면의 전도성 처리, EMC(전자기 적합성) 대응책 등 많은 기술적 도전 과제와 그 검증이 이루어졌다. 이러한 기술은 화성 탐사선 노조미나 소행성 탐사선 하야부사 등에 사용되었다.
4. 기술적 도전 과제 및 검증
지오테일은 아케보노와 함께 다음과 같은 기술적 도전 과제를 검증했다.
* 방사선에 강한 위성 설계
* 위성 본체에서 계측기를 멀리하기 위한 신장 기술
* 표면의 전도성 처리
* EMC (전자기 적합성) 대응책
이러한 기술은 노조미나 하야부사 등 후속 탐사선에 활용되었다.
5. 과학적 발견
지오테일의 데이터를 통해 오로라 형성 전자들의 원천인 플라스마 시트에 대한 중요한 단서를 발견하여 오로라가 급격히 밝아지는 현상을 설명하는 데 기여했다.
빛다발 이동 현상이 주변 물질보다 빠르게 자기권을 통과한다는 것을 확인했다.
달 통과 비행 중 지오테일은 달 대기에서 산소, 규소, 나트륨, 알루미늄을 확인했다.
