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찬드라얀 1호

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목차

1. 개요

찬드라얀 1호는 인도의 첫 번째 달 탐사선으로, 2008년 10월 발사되어 2009년 8월 통신 두절로 임무가 종료되었다. 이 탐사선은 달의 자원, 특히 얼음과 헬륨-3를 조사하는 것을 목표로 했으며, 달 표면의 3차원 지도 제작, 화학 원소 지도 작성, 과학적 지식 증진, 미래의 연착륙 임무를 위한 부속 위성 충돌 시험 등을 수행했다. 찬드라얀 1호는 다양한 장비를 탑재하여 달 표면을 탐사했으며, 특히 물의 존재를 확인하고, 달 표면의 광물 성분을 지도화하는 등 주요 성과를 거두었다. 이 임무는 인도의 우주 프로그램 발전에 기여했으며, 후속 임무인 찬드라얀 2호와 찬드라얀 3호로 이어졌다.

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찬드라얀 1호
개요
찬드라얀 1호
찬드라얀 1호
임무 유형달 궤도선 및 충돌체
운영 주체ISRO
COSPAR ID2008-052A
SATCAT33405
웹사이트ISRO 찬드라얀 1호 페이지
임무 기간계획: 2년, 실제: 312일 (2008년 10월 22일 00:52 UTC ~ 2009년 8월 28일 20:00 UTC)
제조사ISRO
건조 질량560kg
탑재 질량105kg
발사 질량1380kg
전력해당 없음
발사일2008년 10월 22일, 00:52 UTC
발사 로켓PSLV-XL C11
발사 장소사티시 다완 우주 센터
발사 계약자ISRO
최종 교신2009년 8월 28일, 20:00 UTC
궤도 기준점2009년 5월 19일
궤도 유형달 중심 궤도
궤도 근지점200km
궤도 원지점200km
궤도 장반축1758km
궤도 경사해당 없음
궤도 이심률0.0
궤도 주기해당 없음
궤도 회전달
프로그램찬드라얀 계획
명칭
산스크리트어(찬드라얀-1, 달 탐사선)
임무 목표
주요 목표달 표면의 고해상도 지도 제작, 달 표면의 화학적, 광물학적, 지질학적 특성 연구
과학적 목표달 기원과 진화 연구
달 표면의 고해상도 디지털 3D 지도 제작
달 표면의 화학적, 광물학적 매핑 수행
달 표면의 충돌 과정과 물과 얼음 분포 연구
달 자기장 기원 연구
탑재 장비
TMC (지형 매핑 카메라)달 표면의 고해상도 이미지 획득
HySI (고해상도 스펙트럼 카메라)달 표면의 광물 매핑
LLRI (레이저 고도계)달 표면의 높이 측정 및 지형 모델 생성
HEX (고에너지 X선 분광기)달 표면의 원소 구성 분석
MIP (달 표면 충돌 장치)달 표면에 충돌하여 달 대기 및 표면 연구 (자바할 스탈 명명)
C1XS (X선 분광기)달 표면의 원소 구성 분석
SIR-2 (근적외선 분광기)달 표면의 광물 매핑
SARA (저에너지 중성 원자 분석기)달 표면의 태양풍 상호 작용 연구
RADOM (방사선 감시기)달 궤도에서의 방사선 환경 측정
Mini-SAR (소형 합성 개구 레이다)달 극지방의 얼음 탐색
M3 (달 광물 매핑기)달 표면의 광물 매핑
임무 결과
주요 결과달 표면에서 물 분자 발견, 달 표면의 티타늄 분포 지도 작성, 달 표면의 칼슘 농도 확인
과학적 성과달의 기원과 진화에 대한 새로운 정보 제공, 달 표면의 자원 탐색 가능성 제시, 향후 달 탐사 임무를 위한 기술 검증
기타
비용386 (한화 약 760억원)

2. 역사

인도의 우주 기구가 처음 발사한 달 탐사선이다. 1999년 인도 우주 연구 기구는 정부에 달 탐사 프로젝트를 제안했고, 바지파이 총리는 2003년 8월 15일 독립 기념일 연설에서 2008년까지 탐사선을 달에 보낼 것을 국민에게 발표했다.

가시광선, 적외선, X선 각 영역에서 상세한 달 표면 관측을 수행하는 것을 목표로 했다. 페이로드에는 11개의 관측 장비가 탑재되었으며, 그 중 6개는 미국 항공 우주국(NASA)과 유럽 우주국(ESA), 불가리아 과학 아카데미bg에 의한 것이다.

발사에는 인도산 로켓 PSLV의 부스터 증강형인 PSLV-XL을 사용했으며, 안드라 프라데시 주의 스리하리코타에 있는 사티시 다완 우주 센터에서 2008년 10월 22일 오전 6시 22분(IST)에 발사되었다. 발사 후, 로켓 분리 및 소정의 궤도 진입에 성공하여 발사는 성공했다. 이후 지구 주회, 달 전이 궤도 주회 등을 거쳐 11월 8일 달 궤도에 진입, 그 후 궤도 조정을 거쳐 11월 12일에 고도 100km의 달 궤도 극궤도에 진입했다.

미션 기간은 2년을 예정했지만, 2009년 7월 중순에 자세 제어용 스타 센서가 고장나면서 미션을 1년 정도로 단축하는 것이 검토되었다. 이후 8월 29일 통신이 두절되어 1년도 채 되지 않아 공식적으로 미션 종료가 선언되었다. 관측팀은 미션의 95%는 달성되었다고 보고했다. 찬드라얀 1호는 총 312일간 임무를 수행하였고, 2009년 8월 29일 오전 1시 30분(현지 시간)에 연락이 두절되었다.[148]

2. 1. 인도 국내 상황

아탈 비하리 바즈페이 전 인도 총리는 '찬드라얀 1호' 프로젝트를 발표했다. 이 임무는 인도의 우주 프로그램에 큰 활력을 불어넣었다. 인도의 달 탐사 과학 임무 아이디어는 1999년 인도 과학 아카데미 회의에서 처음 제기되었다. 인도 우주 협회(ASI)는 2000년에 이 아이디어의 실행 계획을 시작했다. 그 직후, 인도 우주 연구 기구(ISRO)는 국립 달 탐사 임무 태스크 포스를 설립했다. 태스크 포스는 ISRO가 인도의 달 탐사 임무를 수행할 기술적 전문 지식을 갖추고 있다고 결정했다. 2003년 4월, 행성 과학, 우주 과학, 지구 과학, 물리학, 화학, 천문학, 천체 물리학, 공학, 통신 과학 분야의 100명 이상의 인도 과학자들이 달 탐사선을 발사하라는 태스크 포스의 권고안을 논의하고 승인했다. 6개월 후인 11월, 바즈페이 정부는 이 임무를 공식적으로 승인했다.

2. 2. 한국과의 협력 논의

2019년 2월 서울에서 열린 정상회담에서 문재인 대통령은 인도의 발사체 기술이 필요하다고 언급했고, 나렌드라 모디 총리는 찬드라얀 프로젝트에 한국의 참여를 요청했다.[148]

3. 목적

찬드라얀 1호는 얼음, 헬륨-3를 포함한 달의 자원을 조사했다. 312일간 달 주위를 공전하면서 달 앞면과 뒷면의 가시광선, 적외선, X선을 이용한 고해상도 원격탐사와 3차원 지도, 자원 지도 작성 등 여러 가지 탐사와 연구를 진행했다.[32]

찬드라얀 1호의 임무 목표는 다음과 같았다:[32]


  • 인도산 발사체를 사용하여 달 주위를 공전하는 우주선을 설계, 개발, 발사 및 궤도에 진입시킨다.
  • 우주선에 탑재된 장비를 사용하여 과학 실험을 수행하고 데이터를 얻는다.
  • 달의 앞면과 뒷면 모두에 대한 3차원 지도(5m~10m의 높은 공간 및 고도 해상도) 제작
  • 마그네슘, 알루미늄, 규소, 칼슘, 철, 티타늄, 라돈, 우라늄, 토륨과 같은 화학 원소의 고해상도 화학 및 광물학적 달 표면 지도 제작
  • 과학적 지식을 증진시킨다.
  • 미래의 연착륙 임무를 위한 선구자로서 달 표면에 부착된 부속 위성(달 충돌 탐사선 – MIP)의 충돌 시험을 수행한다.


미션의 목표를 달성하기 위해 정의된 세부 목표는 다음과 같다.

  • 영구 음영 처리된 북극 및 남극 지역의 고해상도 광물학적 및 화학적 영상 획득
  • 달 극지방을 중심으로 표면 또는 지하의 달 물 얼음 탐사
  • 달 고원 암석 내 화학 물질 식별
  • 대형 달 분화구의 중앙 고지대 및 내부 물질의 예상 위치인 남극 에이트킨 분지(SPAR)의 원격 감지를 통한 달 지각의 화학적 층서 연구
  • 달 표면 지형의 높이 변화 지도 작성
  • 10 keV 이상의 X선 스펙트럼 관측 및 5m 해상도로 달 표면 대부분에 대한 입체적 커버리지 확보


가시광선, 적외선, X선 각 영역에서 상세한 달 표면 관측을 수행하는 것을 목표로 했다. 페이로드에는 11개의 관측 장비가 탑재되었으며, 그 중 6개는 미국 항공 우주국(NASA)과 유럽 우주국(ESA), Българска академия на науките|불가리아 과학 아카데미bg에 의한 것이다.

4. 발사체

찬드라얀 1호의 발사에는 인도우주연구기구가 1994년에 발사에 성공한 극위성발사체(PSLV)를 개량한 무게 320톤의 PSLV-XL 로켓이 사용되었다.[149] 이 로켓은 1단 로켓 옆에 보다 강력한 6개의 고체연료 부스터를 장착했다.[149] 2008년 10월 22일 오전 6시 22분(IST) 안드라 프라데시 주 스리하리코타에 있는 사티시 다완 우주 센터에서 발사되었으며,[141] 로켓 분리 및 소정의 궤도 진입에 성공했다.

5. 구성 및 제원

찬드라얀 1호 우주선의 다이어그램

  • '''무게''': 달 궤도상에서 675kg
  • '''크기''': 약 1.5m
  • '''전력''': 최대 750 와트(W)의 전력을 생산하는 2.15m2 크기의 태양 전지판과 일식 동안 사용하기 위한 36 암페어시(A·h) 리튬 이온 배터리를 통해 공급.
  • '''추진''': 이중 추진제 로켓 통합 추진 시스템을 사용. 440 뉴턴(N) 엔진 1개와 22 N 추력기 8개로 구성. 연료 와 산화제는 각각 390L 용량의 두 개의 탱크에 보관.
  • '''통신''': 탑재체 데이터 전송을 위한 X 대역, 0.7m 직경의 이중 짐벌형 포물선 안테나. 원격 측정, 추적 및 제어(TTC) 통신은 S 대역 주파수에서 작동.
  • '''항법 및 제어''': 2개의 항성 추적기, 자이로스코프, 4개의 반작용 휠을 갖춘 3축 안정화 우주선. 자세 제어, 센서 처리, 안테나 방향 등을 위한 이중 중복 버스 관리 장치를 탑재.


Moon Mineralogy Mapper (왼쪽)


SIR-2 로고


찬드라얀 1호에는 11개의 과학 장비가 탑재되었으며, 이 중 6개는 미국 항공 우주국(NASA), 유럽 우주국(ESA), 불가리아 과학 아카데미 등 국제 협력을 통해 제작되었다.

장비명설명제작 기관
C1XS[41][42]1~10 keV 범위를 커버하는 X선 형광 분광기로, 지표면의 마그네슘, 알루미늄, 실리콘, 칼슘, 티타늄, 철의 분포를 25km의 지상 해상도로 매핑하고 태양 플럭스를 모니터링영국 러더퍼드 애플턴 연구소, 유럽 우주국(ESA), ISRO
SARA[43][44]ESA의 Sub-keV 원자 반사 분석기로, 표면에서 방출되는 저에너지 중성 원자를 사용하여 광물 조성을 매핑유럽 우주국(ESA)
M3[45]브라운 대학교와 제트 추진 연구소(JPL, NASA 자금 지원)의 달 광물 지도 작성기로, 지표면의 광물 조성을 매핑하도록 설계된 영상 분광기브라운 대학교, 제트 추진 연구소(JPL)
SIR-2[46][47][42]근적외선 분광기로, 적외선 격자 분광기를 사용하여 광물 조성을 매핑막스 플랑크 태양계 연구소, 폴란드 과학 아카데미, 베르겐 대학교
Mini-SAR[48][49][50]달 극지방 얼음과 물 얼음을 검색하는 활성 합성 개구 레이다 시스템해군 항공전 센터, 존스 홉킨스 대학교 응용 물리학 연구소, 샌디아 국립 연구소, 레이시온, 노스롭 그러먼
RADOM-7[51][38][39]달 주변의 방사선 환경을 매핑불가리아 과학 아카데미


6. 탑재 장비

찬드라얀 1호는 탐사와 연구를 위해 11개의 과학 장비를 탑재했다. 이 장비들은 인도에서 개발한 5개의 장비와 다른 국가에서 개발한 6개의 장비로 구성되어 있으며, 총 무게는 90kg이다.[150]

이 장비들은 다음과 같은 목표를 가지고 있었다.


  • 영구적으로 햇빛이 들지 않는 북극 및 남극 지역의 고해상도 광물학적 및 화학적 영상 획득
  • 달 극지방을 중심으로 표면 또는 지하의 달 물 얼음 탐사
  • 달 고원 암석 내 화학 물질 식별
  • 대형 달 분화구의 중앙 고지대 및 내부 물질의 예상 위치인 남극 에이트킨 분지(SPAR)의 원격 감지를 통한 달 지각의 화학적 층서 연구
  • 달 표면 지형의 높이 변화 지도 작성
  • 10 keV 이상의 X선 스펙트럼 관측 및 5m 해상도로 달 표면 대부분에 대한 입체적 커버리지 확보


이 중 달 충돌 탐사선(MIP)은 탐사선 본체에서 분리되어 달 표면에 충돌하는 임팩터였다. 무게는 34kg이며, 2008년 11월 14일 자와할랄 네루 초대 인도 총리의 생일에 탐사선 본체에서 분리되었다. 이후 고체 로켓 모터로 제동 분사를 실시하고 25분 후 달의 남극에 가까운 섀클턴 크레이터에 충돌했다. 이로써 인도는 미국, 구 소련, 일본, ESA에 이어 5번째로 인공물을 달 표면에 도달시키는 데 성공했다.

NASA는 달 표면 광물 매핑 장치(M3)를 통해 물 분자와 수산화기에 의한 스펙트럼 흡수를 달 표면의 광범위한 지역에서 검출했다. NASA는 이 관측 결과와 이전의 카시니, 에포치에 의한 관측 결과를 종합하여, 달에 물이 존재한다는 것을 확인하고 사이언스지 2009년 9월 24일호에 게재했다. 또한, NASA는 찬드라얀의 소형 합성 개구 레이다(MiniSAR) 관측을 분석하여 달의 북극 부근에 분포하는 영구 음영을 가진 40개의 크레이터에서 총 6억 톤의 물이 존재한다는 추정치를 발표했다.

M3의 관측 데이터(NASA 제공)

6. 1. 인도 개발 장비

찬드라얀 1호는 탐사와 연구를 위해 다음과 같은 장비를 탑재했다.[150]

인도 개발 장비
장비명역할비고
지형매핑카메라(TMC)달의 고해상도 지도 제작, 달 지형 완전 매핑 목표. 전자기 스펙트럼의 가시 영역에서 작동, 흑백 스테레오 이미지 캡처. 달 레이저 거리 측정기(LLRI) 데이터와 함께 달 중력장 이해에 도움.ISRO 개발, 아마다바드 우주 응용 센터(SAC) 제작.[36] 2008년 10월 29일 테스트.[37]
하이퍼 분광 영상 장치(HySI)400–900nm 대역 광물 매핑ISRO 개발
달 레이저 거리 측정기(LLRI)적외선 레이저 빛을 펄스로 보내 반사된 빛을 감지하여 표면 지형 높이 결정. 달의 낮과 밤 양쪽에서 초당 10개 측정.ISRO 개발, 방갈로르 전기 광학 시스템 연구소 개발.[38] 2008년 11월 16일 테스트.[38][39]
고에너지 X-선 분광기(HEX)30–200 keV 측정, 우라늄, 토륨, 납-210, 라돈-222 탈기 및 기타 방사성 원소 측정.ISRO 개발
달 충돌 탐색기(MIP)C-밴드 레이더 고도계, 비디오 이미징 시스템, 질량 분석기로 구성.ISRO 개발, 2008년 11월 14일 14:30 UTC 배출, 2008년 11월 14일 15:01 UTC 달 남극 충돌.


6. 2. 국제 협력 장비

찬드라얀 1호는 탐사 및 연구를 위해 여러 국가의 장비를 탑재했다.[150]

  • Terrain Mapping Camera|지형매핑카메라영어(TMC) - ISRO 개발
  • 하이퍼 분광 영상 장치(HySI) - ISRO 개발
  • 달 레이저 거리 측정기(LLRI) - ISRO 개발
  • 고에너지 X-선 분광기(HEX) - ISRO 개발
  • 달 충돌 탐색기(MIP) - ISRO 개발
  • 찬드라얀 X-선 분광기(CIXS) - ESA 개발
  • 근적외선 분광기(SIR-2) - 독일 막스 플랑크 연구소, ESA 개발
  • Sub keV Atom Reflecting Analyser|KeV 미만 원자 반사 분석기영어(SARA) - 스웨덴, 인도의 각 연구소 개발
  • 방사량측정실험 장비(RADOM) - 불가리아 과학 아카데미 개발
  • 소형 합성개구레이다(Mini-SAR) - 미국의 각 연구소 개발
  • Moon Mineralogy Mapper|달 광물 매핑 장치영어(M3) - 미국 브라운 대학, NASA 제트 추진 연구소 개발

7. 탐사 진행

2008년 10월 22일 발사된 찬드라얀 1호는 여러 차례의 궤도 조정을 거쳐 11월 8일 달 궤도에 진입했다.[152] 이후 11월 14일에는 달 충돌 탐사선(MIP)을 달 표면에 성공적으로 착륙시켰다.[153][154]

찬드라얀 1호는 정밀한 달 표면 사진을 전송하고,[155] 달에 알루미늄, 마그네슘, 규소 등이 존재함을 확인하였다.[156]

2009년 8월 29일, 찬드라얀 1호와의 통신이 두절되며 임무가 종료되었다.[148] 총 312일간 임무를 수행했으며, 이는 예상 기간인 2년의 절반 정도에 해당한다. 인도우주연구소는 기술적 임무의 100%, 과학적 임무의 90 ~ 95%를 완수했다고 자체적으로 평가하였다.

활동 명칭일시상황/결과
발사2008년 10월 22일 오전 6시 22분 (IST)PSLV-XL을 이용하여 사티시 다완 우주 센터에서 발사
달 궤도 진입을 위한 궤도 변경2008년 11월 8일
달 궤도 진입2008년 11월 12일관측을 수행하는 고도 100km의 원 궤도로 이행
달 충돌 탐사선(MIP) 분리2008년 11월 14일 오후 8시 31분 (IST)25분 후 달 표면에 도달
통신 두절2009년 8월 29일 오후 1시 30분경 (IST)같은 날 심야에 임무 종료 선언


7. 1. 발사 및 궤도 진입

2008년 10월 22일, 찬드라얀 1호를 탑재한 PSLV-C11 로켓이 사티시 다완 우주 센터에서 성공적으로 발사되었다.[151] 탐사선은 여러 차례의 궤도 상승을 거쳐 11월 8일 달 궤도에 진입하였고,[152] 11월 12일에는 고도 100km의 달 극궤도에 안착했다.

PSLV-C11 로켓은 안드라 프라데시 주 스리하리코타에 있는 사티시 다완 우주 센터에서 IST로 2008년 10월 22일 오전 6시 22분에 발사되었다. 발사 후, 로켓 분리 및 소정의 궤도 진입에 성공했다. 이후 지구 주회 및 달 전이 궤도 주회를 거쳐 11월 8일 달 궤도에 진입, 궤도 조정을 거쳐 11월 12일 고도 100km의 달 극궤도에 진입했다.

11월 14일에는 탐사 장비인 달 충돌 탐사선(MIP)을 달 남극의 섀클턴 크레이터 근처에 성공적으로 착륙시켰다.[153][154][65] MIP는 달 표면으로부터 100km 지점에서 분리되어 자유 낙하하면서 데이터를 전송했으며, 이 데이터 분석을 통해 인도 우주 연구 기구(ISRO)는 달 토양에서 물의 존재를 확인했다.[65]

7. 2. 달 표면 탐사

2008년 11월 8일 달 궤도에 진입한 찬드라얀 1호는 11월 14일 탐사장비인 달 충돌 탐사선(MIP)을 달 남극의 섀클턴 크레이터 근처에 성공적으로 착륙시켰다.[153][154][65] MIP는 100km 상공에서 분리되어 자유 낙하하면서 데이터를 전송했고, 이 데이터를 분석한 결과 달 토양에서 물의 존재가 확인되었다.[65][68]

찬드라얀 1호에 탑재된 NASA의 달 광물 지도 작성기(M3)는 달 표면의 광물 성분을 지도로 작성하여 철의 존재를 재확인하고 암석과 광물의 구성 변화를 확인했다. 특히, 동해 분지 지역에서 휘석과 같은 철 함유 광물이 풍부하게 나타났다.[75] 2018년에는 M3의 적외선 데이터를 재분석하여 달 극지방의 광대한 지역에서 물의 존재를 확인했다는 발표가 있었다.[76]

찬드라얀 1호는 아폴로 달 탐사 착륙지점 6곳을 매핑했으며,[77] 3,000번의 궤도 비행 동안 70,000장 이상의 달 표면 이미지를 획득했다.[78][79][80] 이는 다른 국가의 달 탐사와 비교했을 때 상당한 기록으로, 일부 이미지는 5m 해상도로 달 표면을 선명하게 보여주었다.[81]

2009년 8월 21일, 찬드라얀 1호는 달 정찰 궤도선과 함께 쌍방향 레이더 실험을 시도했으나 실패했다.[93][94][95] 하지만, 미니 SAR는 달의 양극에 존재하는 영구 음영 지역을 촬영했고,[96] 2010년 3월에는 달 북극 근처에서 40개 이상의 영구적으로 어두운 크레이터를 발견, 약 6억 톤의 물 얼음이 존재할 것으로 추정된다는 보고가 있었다.[96][97]

네루 초대 인도 총리의 생일인 2008년 11월 14일, 무게 34kg의 달 충돌 탐사선은 찬드라얀 1호에서 분리되어 달 남극 근처 섀클턴 크레이터에 충돌했다. 이로써 인도는 인공물을 달 표면에 도달시킨 5번째 국가가 되었다.

NASA는 찬드라얀 1호의 관측 결과와 이전의 카시니, 에포치의 관측 결과를 종합하여 달에 물이 존재한다는 것을 확정적으로 발표했다. 또한, 찬드라얀 1호의 소형 합성 개구 레이다(MiniSAR) 관측 분석 결과, 달 북극 부근의 영구 음영 크레이터에서 총 6억 톤의 물이 존재한다는 추정치가 발표되었다.

7. 3. 임무 종료

2009년 8월 29일 인도우주연구소(ISRO)는 찬드라얀 1호가 같은 날 오전 1시 30분(현지 시간)에 연락이 두절되었음을 발표하였다.[148] 이로써 찬드라얀 1호는 달 궤도에서 총 312일 동안 임무를 수행하였고, 이는 예상된 기간인 2년의 절반 정도에 해당된다. 인도우주연구소는 기술적 임무의 100%, 과학적 임무의 90 ~ 95%를 완수했다고 자체적으로 평가하였다.[141]

모든 주요 임무 목표가 완료된 후, 2008년 11월부터 달 표면에서 100km 떨어진 고도에 있던 찬드라얀 1호는 200km로 궤도를 높였다. 궤도 상승 기동은 2009년 5월 19일 03:30~04:30(UTC) 사이에 수행되었다. 이를 통해 궤도 섭동 및 달의 중력장 변화에 대한 추가 연구가 가능해졌고, 더 넓은 폭으로 달 표면을 촬영할 수 있게 되었다.[89] 나중에 궤도 변경의 실제 이유는 탐사선의 온도를 낮추기 위한 시도였음이 밝혀졌다. "...달 표면에서 100km 떨어진 곳에서의 [우주선 서브시스템의] 온도는 약 75도 정도일 것으로 예상했지만, 75도를 넘었고 문제가 생기기 시작했다. 우리는 궤도를 200km로 높여야 했다."[91]

스타 트래커(우주선 자세 제어)가 9개월 운용 후 궤도에서 고장났다. 그 후, 찬드라얀의 방향은 2축 태양 센서를 사용하고 지구 기지국으로부터 방위를 측정하는 백업 절차를 사용하여 결정되었다. 이는 우주선 작동을 가능하게 하는 3축 자이로스코프를 업데이트하는 데 사용되었다.[78][79][80] 5월 16일에 감지된 두 번째 고장은 태양으로부터의 과도한 방사선에 기인한 것으로 여겨졌다.[92]

당초 미션은 2년 동안 운영될 예정이었으나, 2009년 8월 28일 20:00(UTC)경에 우주선과의 통신이 갑자기 두절되었다. 탐사선은 312일 동안 운용되었다. 이 우주선은 약 1000일 동안 더 궤도에 머물다가 2012년 말에 달 표면에 충돌할 것으로 예상되었지만,[99] 2016년에도 궤도에 있는 것으로 밝혀졌다.[27]

찬드라얀 1호의 과학 자문 위원회 위원은 연락 두절의 이유를 파악하기 어렵다고 말했다. 인도우주연구기구(ISRO) 의장 G. 마다반 나이르(G. Madhavan Nair)는 매우 높은 태양 방사선으로 인해, 탑재된 컴퓨터 시스템을 제어하는 전원 공급 장치가 고장나 통신 연결이 끊어졌다고 말했다.[101] 그러나 이후 공개된 정보에 따르면 MDI에서 공급하는 전원 공급 장치가 과열로 인해 고장났다.[90][91][102]

미션은 10개월도 채 안 되었고, 계획된 2년의 절반도 안 되었지만,[101][103] 과학자들의 검토 결과 미션은 주요 목표의 95%를 달성했기 때문에 성공적이었다고 평가했다.

8. 주요 성과

달 광물 지도 작성기(M3)를 사용하여 달 표면의 광물 성분을 지도로 만들었다. 이를 통해 철의 존재를 재확인하고 암석과 광물의 구성 변화를 확인했다. 특히 동해 분지 지역을 상세히 지도화하여 휘석과 같은 철 함유 광물이 풍부하다는 것을 밝혀냈다.[75] 2018년에는 M3 적외선 데이터를 다시 분석하여 달 극지방의 넓은 지역에 물이 존재한다는 것을 확인했다.[76]

2009년 1월, 인도우주연구기구(ISRO)는 궤도선이 여러 탑재체를 사용하여 아폴로 달 탐사 착륙지점 매핑을 완료했다고 발표했다. 아폴로 15호와 아폴로 17호의 착륙지를 포함하여 6곳의 지점이 매핑되었다.[77]

찬드라얀 1호는 3,000번의 궤도 비행을 마치고 70,000장 이상의 달 표면 이미지를 획득했다.[78][79][80] ISRO 관계자는 찬드라얀 1호의 카메라가 75일 동안 40,000장 이상의 이미지를 전송했다면, 하루에 약 535장의 이미지를 보낸 셈이라고 추정했다. 이 이미지들은 인도 심우주 네트워크를 거쳐 ISRO의 원격 계측 추적 및 지휘 네트워크(ISTRAC)로 전송되었다. 이 이미지 중 일부는 5m 해상도를 가져 달 표면을 선명하게 보여주었으며, 이는 달 정찰 궤도선 카메라의 0.5미터 해상도와 비교할 만하다.[81][82] 2008년 10월 29일에 처음 가동된 지형 매핑 카메라는 11월 26일에 봉우리와 크레이터 이미지를 획득했다.[83]

C1XS X선 카메라를 통해 알루미늄, 마그네슘, 규소의 X선 신호를 감지했다. 이 신호는 태양 플레어가 X선 형광 현상을 일으키는 동안 감지되었다.[84][85][86]

찬드라얀 1호가 촬영한 지구의 이미지


2009년 3월 25일, 찬드라얀 1호는 지구 전체의 첫 번째 이미지를 전송했다. 이 이미지들은 광학 카메라(TMC)로 촬영되었으며, 아시아, 아프리카 일부, 호주를 보여주며 인도가 중심에 위치해 있었다.[87][88]

2009년 8월 21일, 찬드라얀 1호는 달 정찰 궤도선과 함께 쌍방향 레이더 실험을 시도하여 미니 SAR 레이더를 통해 달 표면의 물 얼음을 감지하려 했으나 실패했다.[93][94][95]

미니 SAR는 달의 양극에 존재하는 영구 음영 지역을 많이 촬영했다.[96] 2010년 3월, 찬드라얀 1호에 탑재된 미니 SAR가 달 북극 근처에서 40개 이상의 영구적으로 어두운 크레이터를 발견했으며, 이 크레이터에는 약 6억ton의 물 얼음이 포함되어 있을 것으로 추정된다고 보고되었다.[96][97]

찬드라얀 1호 찬드라 고도 성분 분석기(CHACE) 출력 프로파일을 통한 달 물의 직접적인 증거


찬드라얀 1호의 NASA 달 광물 지도 작성기 장비로 본, 지구 반대편에 있는 달의 매우 젊은 달 크레이터를 보여준다.


2008년 11월 18일, 달 충돌 탐사선은 찬드라얀 1호로부터 100km 고도에서 분리되어 25분간 하강하며 찬드라 고도 성분 분석기(CHACE)를 통해 650개의 질량 스펙트럼 판독에서 물의 증거를 기록했다.[111] 2009년 9월 24일, ''사이언스''는 찬드라얀 1호에 탑재된 NASA 기기 달 광물 지도 작성기(M3)가 달에서 물 얼음을 감지했다고 보고했다.[112] 2009년 9월 25일, ISRO는 MIP가 충돌 직전에 달에서 물을 발견했으며, NASA의 M3보다 3개월 전에 발견했다고 발표했다.[113][114][115]

M3는 달 표면에서 2.8–3.0 μm 부근의 흡수 특징을 감지했다. 이는 수산기 및/또는 물 함유 물질에 기인한다. OH/H2O 생성 과정은 극지방의 냉기 함정을 공급하고 달의 달 먼지가 인간 탐사를 위한 휘발성 물질의 잠재적 공급원이 되게 할 수 있다.

달 광물 지도 작성기 (M3)는 2009년 8월 28일에 조기 종료되었다.[116] M3 데이터는 수년 후 재분석되었고, 달의 북극과 남극 근처 크레이터의 음영 지역에서 물의 존재에 대한 "가장 결정적인 증거"를 밝혀냈다.[76]

유럽 우주국(ESA) 과학자들에 따르면 달의 레골리스는 태양풍에서 수소 핵을 흡수한다. 수소 핵과 먼지 입자에 존재하는 산소 간의 상호 작용은 수산화물(HO-)과 물(H2O)을 생성할 것으로 예상된다.[119]

ESA와 인도 우주 연구 기구가 개발한 SARA(Sub keV Atom Reflecting Analyser) 기기는 달 표면 성분과 태양풍/표면 상호 작용을 연구했다. SARA의 결과는 모든 수소 핵이 흡수되는 것은 아니며, 다섯 개 중 하나꼴로 양성자가 우주로 반사되어 전자와 결합하여 수소 원자를 형성한다는 것을 보여준다.[120]

찬드라얀 1호는 고대 달 용암류에 의해 형성된 달의 협곡을 촬영했으며, 무너져내리지 않은 부분은 달 용암 동굴의 존재를 나타낸다.[121] 달 적도 부근에서 발견된 이 터널은 길이가 약 2km이고 폭이 360m인 비어있는 화산 동굴이다. A. S. Arya에 따르면, 이곳은 달에 인간이 정착할 수 있는 잠재적인 장소일 수 있다.[122]

찬드라얀 1호의 마이크로파 센서(Mini-SAR)에서 얻은 데이터를 이미지 분석 소프트웨어 ENVI를 사용하여 처리한 결과, 달 표면에서 상당한 양의 과거 조산 활동이 있었음을 밝혀냈다.[124]

네루 초대 인도 총리의 생일인 2008년 11월 14일, 달 충돌 탐사선은 고체 로켓 모터로 제동 분사를 실시하고, 25분 후 달의 남극에 가까운 섀클턴 크레이터에 충돌했다. 이로써 인도는 인공물을 달 표면에 도달시키는 데 성공한 5번째 국가/단체가 되었다.

달 표면 광물 매핑 장치 "Moon Mineralogy Mapper (M3)"는 물 분자와 수산화기에 의한 스펙트럼 흡수를 달 표면의 광범위한 지역에서 검출했다. NASA는 찬드라얀의 관측 결과와 이전의 카시니, 에포치에 의한 관측 결과를 종합하여, 달에서의 물의 존재가 확정적이라고 발표했다. NASA는 찬드라얀의 소형 합성 개구 레이다(MiniSAR)에 의한 관측을 분석한 결과, 달의 북극 부근에 분포하는 영구 음영을 가진 40개의 크레이터에서 총 6억ton의 물이 존재한다는 추정치를 발표했다.

9. 의의 및 영향

NASA의 달 광물 지도 제작기는 달이 한때 완전히 용융되었음을 의미하는 마그마 바다 가설을 확인했다.[104] 찬드라얀 1호에 탑재된 지형 매핑 카메라(TMC)는 7만 개 이상의 3차원 이미지를 생성했고, 아폴로 15호의 착륙 지점 이미지도 기록했다.[105][106]

인도우주연구기구(ISRO)는 달 레이저 거리 측정 기기(LLRI), 고에너지 X선 분광계(HEX), 미국의 소형 합성 개구 레이다(Mini-SAR)가 달 극지방에 대한 흥미로운 데이터를 제공했다고 밝혔다.[107] LLRI는 달의 양극과 관심 지역을, HEX는 달의 양극 궤도를 약 200회 돌았으며, Mini-SAR는 달의 북극 및 남극 지역 전체를 관측했다.[107]

ESA의 찬드라얀 1호 영상 X선 분광계(C1XS)는 임무 기간 동안 24개 이상의 약한 태양 플레어를 감지했고, 불가리아의 방사선량 모니터(RADOM)는 발사 당일부터 임무 종료 시까지 작동했다.[107]

ISRO는 인도 및 참여 기관 과학자들이 찬드라얀 1호 임무 성과와 우주선에서 전송된 고품질 데이터에 만족했다고 밝혔다.[107] 이들은 임무 데이터 세트를 기반으로 과학 계획을 수립하기 시작했으며, 앞으로 몇 달 안에 달 지형, 광물 및 화학 성분, 관련 측면에 대한 흥미로운 결과가 발표될 것으로 예상된다.[108]

찬드라얀 1호 탑재체는 과학자들이 자기장이 없는 달과 같은 행성체와 태양풍 사이의 상호 작용을 연구할 수 있게 했다.[109] 10개월 동안 달 주위를 공전하며 찬드라얀 1호의 X선 분광계(C1XS)는 티타늄, 칼슘의 존재를 확인하고, 달 표면의 마그네슘, 알루미늄, 철에 대한 가장 정확한 측정을 수집했다.[110]

찬드라얀의 이미지는 미국 항공우주국(NASA)의 달 정찰 궤도선이 탐사할 관심 지역을 식별하는 데 사용될 것이다. 이는 미래 달 기지 건설에 활용될 수 있는 표면의 달 물을 식별하기 위함이며, 찬드라얀에 실린 미국의 Mini-SAR는 물 얼음의 존재를 확인하는 데 사용되었다.[138]

10. 수상


  • 미국 항공 우주 학회(AIAA)는 ISRO의 찬드라얀 1호 임무를 우주 과학 및 기술에 대한 주요 기여를 인정하여 연례 AIAA SPACE 2009 어워드 수상자 중 하나로 선정했다.[125]
  • 국제 달 탐사 실무 그룹은 역대 가장 많은 국가(인도, 17개국의 유럽 우주국, 미국, 불가리아 등 20개국)의 국제 달 탑재체를 수용하고 시험한 공로를 인정하여 2008년 찬드라얀 1호 팀에게 국제 협력상을 수여했다.[126]
  • 미국에 본부를 둔 국립 우주 협회는 찬드라얀 1호 임무를 과학 및 공학 부문에서 2009년 우주 개척자상을 ISRO에 수여했다.[127][128]

11. 후속 계획

찬드라얀 2호는 2019년 7월 22일에 발사된 후속 임무이다.[134] 이 임무에는 달 궤도선, 비크람이라는 이름의 착륙선, 프라그얀이라는 이름의 로봇 달 탐사 로버가 포함되어 있다.[135] 착륙 유도 소프트웨어의 막바지 결함으로 인해 착륙선은 추락했지만, 찬드라얀 2호 궤도선은 2023년 9월 기준으로 현재 작동 중이다.[136] 세 번째 임무인 찬드라얀 3호는 2023년 7월 14일에 발사되어 2023년 8월 23일에 달에 성공적으로 연착륙했다.[137]

당초에는 러시아가 달 착륙선과 탐사차를 제공하여 2014년경 발사할 예정이었지만, 러시아의 계획 철회로 인해 인도는 독자적인 달 착륙선과 탐사차를 개발하게 되었고, 2016년부터 2017년 발사를 목표로 하게 되었다.[144]

찬드라얀 3호에서는 달 표면으로부터 샘플 반환을 수행하는 구상도 있다.[145]

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