LUNAR-A

3. 임무 목적

LUNAR-A는 일본 최초로 본격적인 달 탐사를 진행할 탐사선으로, 지진계와 열류계를 탑재한 두 개의 "페네토레타"를 달 표면에 꽂아 탐사할 예정이었다.^{[20][21][19][22]} 페네토레타는 달 앞면과 뒷면에 각각 하나씩 설치되어 월진을 관측하고, 열 흐름을 관측하여 달 내부 구조를 파악하려 했다.^[23]

LUNAR-A 계획은 히텐・하고로모가 스윙 바이 등 궤도 제어 기술 습득에 중점을 둔 것과 달리, 본격적인 달 탐사를 목표로 했다. LUNAR-A는 페네트레이터를 달 표면 지하 약 2미터 깊이까지 꽂아 달 내부 구조를 조사하고, 모선은 달 궤도를 돌면서 페네트레이터로부터 정보를 수집하며 카메라(LIC)로 달 표면을 촬영할 계획이었다.

이전 달 탐사는 주로 달 표면 지형이나 암석 등 지질 조사에 집중했지만, LUNAR-A는 페네트레이터를 통해 달 내부를 직접 탐사하여 달의 기원과 진화를 연구하는 데이터를 얻는 것을 목표로 했다.

또한, 미국의 아폴로 계획이나 소련의 루나 계획이 탐사선을 달에 연착륙시킨 것과 달리, LUNAR-A는 관측 장치를 달 표면에 직접 낙하시켜 탐사선을 소형화할 수 있다는 장점이 있었다.

3. 1. 과학적 목적

• 월진 관측
• 깊이 500~1400 km 가량에서 일어나는 지진을 월진계로 관측하여 달의 핵 크기를 ±50 km 크기의 오차로 측정하는 등 달 내부 구조에 관한 정보를 얻는다.
• 달 뒤편의 월진 활성도를 조사한다.
• 지각 내부에서의 탄성파 속도나 산란 정도 등의 물리 특성을 얻는다.
• 월진 관측을 통해 운석의 충돌 빈도나 충돌 에너지의 크기 등을 조사한다.
• 열류량 관측
• 열류량 계측을 통해 달 내부의 온도와 방사성 발열 원소의 존재 비율 등에 관한 모든 정보를 얻는다.
• 카메라
• 지형의 기복이 뚜렷하게 나타나는 태양의 고도 지점에서 사진을 촬영해 달 지질학에 공헌한다.

4. 구조

LUNAR-A는 직경 2.2m, 높이 1.7m의 원통형으로, 4개의 태양 전지판을 장착하고 스핀 안정화 방식으로 설계되었다. 달 궤도에 진입하여 달의 반대편에 2개의 관통자(페네트레이터)를 고도 40km에서 배치할 예정이었다. 관통자는 고도 25km에서 소형 로켓으로 감속한 후 달 표면으로 자유 낙하하며, 초당 330m의 충돌 속도를 견뎌 레골리스를 깊숙이 관통하도록 설계되었다.^[3]

관통자 배치 후, LUNAR-A 우주선은 달 표면 상공 200km 궤도로 이동하여 해상도 30m의 단색 이미징 카메라로 달 표면을 촬영할 예정이었다.^[4]

LUNAR-A는 달 표면에 창 모양의 관측 장치 "페네트레이터"를 투하하여 지하 약 2m 깊이까지 잠입시키는 방식을 사용했다. 페네트레이터에는 지진계와 열류계가 탑재되어 달의 내부 구조를 조사하고, 모선(궤도선)은 달 궤도를 돌면서 페네트레이터로부터 정보를 수집하고 카메라(LIC)로 달 표면을 촬영할 계획이었다.

미국의 아폴로 계획이나 소련의 루나 계획(초기 제외)과 달리, LUNAR-A는 달 표면에 관측 장치를 직접 낙하시켜 탐사선을 소형화할 수 있다는 장점이 있었다.

LUNAR-A의 달 궤도 진입 비행 기동은 히텐에서 개발된 방식으로, 지구 궤도의 원지점 고도를 150만km 부근까지 올려 지구 중력 영향을 최소화하고, 원지점 부근에서 태양의 섭동을 이용하여 근지점 고도를 높여 달 궤도에 탐사선을 투입하는 방식이다.

4. 1. 궤도선

4. 2. 페네트레이터

5. 계획 중단

LUNAR-A는 1991년 개발 시작 당시 1995년 발사를 목표로 했으나, 여러 문제로 인해 연기되었다.^[19][20] 1997년 본체 개발이 완료되었으나,^[19] 페네트레이터 분리 장치 개조로 인해 발사가 연기되었다.^[18] 1998년에는 페네트레이터 침투 실험 중 본체에 균열이 발생하여 발사가 다시 연기되었다.^[18] 2004년에는 궤도선 추진기 리콜로 발사가 또 연기되었다.^[21]

2006년에는 페네트레이터가 거의 완성되었지만, 궤도선 본체 접착제의 열화 문제와 이를 해결하기 위한 막대한 비용 문제로 인해^[19][20] 2007년 1월, 결국 계획 중단이 결정되었다.^{[19][20][18][24]}

개발된 페네트레이터 기술은 다른 국가의 우주 탐사선에 탑재될 예정이었다. 특히 러시아의 루나 글로브 탐사선에 탑재될 가능성이 있었으나,^[25] 2010년 10월 페네트레이터 완성 당시에는 루나 글로브 탐사선의 구성이 이미 확정되어 탑재가 무산되었다.^[26]

LUNAR-A 계획에 사용될 예정이었던 M-V 로켓 2호기는 2008년 10월부터 JAXA 사가미하라 캠퍼스에 전시되고 있다.

6. LUNAR-A 계획의 유산

LUNAR-A를 위해 개발된 지진계는 NASA의 타이탄 탐사선 드래곤플라이에 채택되어 관측 장치 DraGMet의 일부로 사용될 예정이다.^[12][13]

실현되지 못한 페네트레이터 기술은 이후 화산이나 남극처럼 사람이 접근하기 어려운 장소에 지진계 등을 설치하는 데 활용되고 있다. 2024년 현재 남극 시라세 빙하의 유동을 관측하는 계획이 페네트레이터를 통해 진행 중이다. 남극 관측용 페네트레이터에는 지진계 외에 GPS와 인프라 사운드 센서가 탑재되어 있다.^[14][15] 향후 달 행성 탐사에서도 페네트레이터 채용이 모색되고 있다.^[16]

참조

_[1] 뉴스 Lunar-A launch delayed http://www.spacetoda[...] Space Today 2004-03-31
_[2] 뉴스 Japan's Moon mission in jeopardy https://www.cbc.ca/n[...] Associated Press 2007-01-15
_[3] 웹사이트 LUNAR-A Lunar Explorer https://global.jaxa.[...] 2023-03-19
_[4] 웹사이트 Lunar-A https://nssdc.gsfc.n[...] 2023-03-19
_[5] 문서 松浦晋也の「宇宙開発を読む」 第8回 やっと決まったLUNAR-A中止-徹底した原因・経緯の調査が必要- http://www.nikkeibp.[...] 日経BP社 2007-01-19
_[6] 웹사이트 第17号科学衛星 (LUNAR-A) プロジェクトの状況について https://www.jaxa.jp/[...] 宇宙航空研究開発機構 2012-01-28
_[7] 웹사이트 JAXA立川理事長定例記者会見 https://www.jaxa.jp/[...] 宇宙航空研究開発機構 2012-01-28
_[8] 웹사이트 ペネトレータ技術の完成にむけた開発現状と将来ミッションへの展開 https://www2.jpgu.or[...] 日本地球惑星科学連合 2024-05-23
_[9] 웹사이트 First attempt to revive Luna-Glob https://www.russians[...] RussianSpaceWeb.com 2024-05-23
_[10] 웹사이트 LUNAR-A中止後のペネトレータ https://www.wakusei.[...] 日本惑星科学会 2024-05-23
_[11] 웹사이트 ルナ・グローブ計画　探査の概要 https://moonstation.[...] 月探査情報ステーション 2024-05-23
_[12] 웹사이트 Dragonfly地震計の開発 https://www.miz.nao.[...] 国立天文台 2024-05-23
_[13] 웹사이트 Titan Seismology with Dragonfly: Probing the Internal Structure of the Most Accessible Ocean World https://dragonfly.jh[...] ジョンズ・ホプキンズ大学応用物理研究所 2024-05-23
_[14] 웹사이트 南極観測用ペネトレータの開発と白瀬氷河および周辺域での集中観測 https://www.nipr.ac.[...] 国立極地研究所 2024-05-23
_[15] 웹사이트 南極取材 特殊装置「ペネトレータ」を投下 氷河の状態を解明 https://www.fnn.jp/a[...] ＦＮＮプレミアムオンライン 2024-05-23
_[16] 웹사이트 西川 泰弘助教が南極の氷河の流動を観測するため第64次南極地域観測隊に参加 https://www.kochi-te[...] 高知工科大学 2024-05-23
_[17] 웹인용 LUNAR-A http://nssdc.gsfc.na[...] 2016-11-09
_[18] 웹인용 第17号科学衛星 (LUNAR-A) プロジェクトの状況について http://www.jaxa.jp/p[...] 2007-01-10
_[19] 웹인용 松浦晋也の「宇宙開発を読む」 第8回 やっと決まったLUNAR-A中止-徹底した原因・経緯の調査が必要 http://www.nikkeibp.[...] 2007-01-28
_[20] 뉴스 Japan's Moon mission in jeopardy http://www.cbc.ca/te[...] Associated Press 2016-11-09
_[21] 웹인용 Lunar-A launch delayed http://www.spacetoda[...] 2004-03-31
_[22] 웹인용 月探査機 LUNAR-A http://www.isas.jaxa[...] 2016-11-08
_[23] 웹인용 月探査機 LUNAR-A: Lunar Explorer http://global.jaxa.j[...] 2016-11-09
_[24] 웹인용 ルナーA(LUNAR-A)：日本 http://moonstation.j[...] 2016-11-09
_[25] 웹인용 JAXA立川理事長定例記者会見 http://www.jaxa.jp/a[...] 2007-10
_[26] 웹인용 LUNAR-A計画中止後のペネトレータ http://www.zisin.jp/[...] 2012-01-28