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고고도 금성 탐사 계획

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목차

1. 개요

고고도 금성 탐사 계획은 금성 대기 탐사를 위한 비행선 형태의 탐사선 개발 계획이다. 금성 대기 50km 지점이 지구와 유사한 환경을 가진다는 연구 결과에 따라, NASA는 SMAB 프로그램을 통해 개발을 추진하고 있다. 이 계획은 유인 금성 탐사의 어려움에도 불구하고, 금성이 화성보다 가깝고, 지구와 유사한 중력, 태양 및 성간 방사선으로부터의 보호 등의 장점을 활용한다. HAVOC 프로젝트를 통해 NASA 랭글리 연구소에서 개발이 시작되었으며, 로봇 탐사, 금성 궤도 비행, 대기 체류, 장기 체류, 영구 주둔 등 5단계의 임무 개념을 제시한다.

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고고도 금성 탐사 계획
개요
이름고고도 금성 탐사 계획
다른 표기하복, HAVOC, High Altitude Venus Operational Concept
설명구상도
관리 기관NASA
임무 유형비행 탐사
목표 천체금성
임무 기간30일~60일
승무원무인
소속 프로그램SMAB 프로그램
웹사이트사이트
발사
궤도
착륙
임무
추락
물리적 특성
전력 시스템
전력원태양전지
통신
탑재 장비
기타
제조 기관JPL

2. 역사와 제작배경

금성은 지표면 온도가 약 460°C에 달하지만,[17][18] 금성의 대기권 중 50km 고도는 지구와 환경이 유사하다는 연구 결과가 있다.[19][20] 이러한 연구 결과를 바탕으로 비행선 형태의 탐사선을 구현하여 금성 대기를 자세히 탐사하려는 계획이 SMAB 프로그램에 포함되었다.[21][22][23][24][25][26][27] 이후 NASA는 의회에 개발 승인을 요청했고, 승인을 받아 개발이 진행 중이다.[28]

역사적으로 유인 금성 탐사는 불가능하거나 매우 어려운 과제로 여겨졌다. 그러나 금성은 화성보다 지구에 더 가깝고, 지구와 유사한 중력(0.9g)을 가지며, 태양 및 성간 방사선으로부터 어느 정도 보호해 주는 대기를 가지고 있다는 장점이 있다.[1]

2. 1. 초기 아이디어

소련의 베가 탐사선은 소형 기구를 금성 대기권에 성공적으로 진입시켜 며칠 동안 작동시킴으로써, 금성 대기 탐사의 가능성을 입증했다.[4] 금성의 대기는 고도 55km에서 27°C, 0.5bar의 환경을 보이는데, 이는 지구의 약 5500m 고도에서의 압력과 같다. 금성 대기에는 이산화탄소()가 많아 주어진 압력에서의 밀도가 지구 대기보다 높다. 따라서 호흡 가능한 공기는 부양 가스 역할을 할 수 있다. 제안된 고도에서의 금성의 중력은 8.73 m/s2로, 지구 표면의 중력 9.81 m/s2보다 약간 작다.

금성의 두꺼운 대기는 태양풍과 상호작용하여 유도된 자기권을 형성한다. 또한 금성이 태양에 더 가까이 위치하여 태양 자기장 안에 더 깊숙이 들어가기 때문에 성간 방사선 수준을 감소시킨다. 우주 비행사가 예상하는 방사선 수준은 우주 심층 노출 시간이 줄어듦에 따라 동등한 화성 탐사보다 훨씬 낮다.[1][5]

2. 2. 개발

이 프로젝트는 2014년 NASA 랭글리 연구소의 우주 임무 분석 부서 엔지니어인 데일 아레이와 크리스 존스가 제안하고 개발했다. 이들은 화성 거주 프로그램에 대한 회의에서 영감을 받아 금성을 위한 유사한 프로그램을 만들었다.[6] 제안이 내부 프로젝트 자금을 지원받은 후, 데일 아레이와 크리스 존스는 시스템 분석가, 학생 인턴, 항공기 설계 엔지니어, 궤도 분석가, 진입, 강하 및 착륙(EDL) 전문가 팀을 구성하여 개념을 발전시켰다.[6] 이 개념은 화성 탐사 임무와 유사하게, 인간 임무를 시도하기 전에 금성에 대한 광범위한 로봇 탐사를 수행할 것을 요구했다.[6] 아레이와 존스가 연구 결과를 기술 논문으로 발표하면서 일반 대중도 이 프로그램에 대해 알게 되었고, 두 사람은 개발 현황에 대한 뉴스 인터뷰를 자주 진행했다.[6] 그러나 NASA는 HAVOC가 "금성 인간 탐사를 위한 진정한 임무"가 아니라 분석 기술을 개발하기 위한 내부 연구로 의도되었으며, 추가 자금을 지원받지 못하고 2017년까지 취소될 것이라고 밝혔다.[6] 그럼에도 불구하고, HAVOC의 성공을 위해 팀이 구상한 일부 기술은 잠재적인 달 및 화성 임무를 위해 개발될 것이다.[6] 아레이와 존스는 모두 시스템 분석 및 개념 국의 선임 구성원이 되었다.[6]

3. 지원, 개발, 투자

NASA와 제트추진연구소는 HAVOC 프로젝트를 지원, 개발, 투자했다.

4. 임무 개념 (Mission concepts)

로봇 비행선에 대한 제안 사양


유인 강하 시퀀스를 자세히 설명하는 슬라이드


고고도 금성 탐사 계획(HAVOC)은 로봇 탐사, 금성 궤도 비행, 30일간 또는 1년간의 대기 체류, 영구적인 인간 주둔 등 크게 다섯 단계로 나뉜다.

4. 1. 1단계: 로봇 탐사

금성은 지면은 약 460°C 정도로 뜨겁지만,[17][18] 금성의 대기권 중 50km 높이는 지구와 환경이 유사하다는 연구 결과가 있다.[19][20] 이러한 연구 결과를 증명하고 금성의 대기를 자세하게 설명하려는 목적으로 비행선 형태의 탐사선이 구현되었으며,[21][22][23][24][25][26] SMAB 프로그램에 편입되었다.[27] 이후 NASA는 의회에 개발 승인을 요청했고 승인되어 개발 중이다.[28]

1단계는 31m 길이, 8m 높이의 비행선을 이용한 로봇 탐사로 구성된다.[1] 이 탐사는 비행선, 에너지 시스템, 공기 포획 및 강하 썰매를 포함하여 유인 탐사에서 사용될 많은 기술들을 시험하는 데 사용될 것이다.

4. 2. 2단계: 금성 궤도 비행

2단계는 우주비행사가 금성 궤도를 도는 것이다. 개별 구성 요소는 원격으로 조립되며, 모든 준비가 완료되면 승무원이 더 큰 조립체에 합류하게 된다. 우주비행사보다 먼저 저금성 궤도로 귀환 모듈이 보내져 금성 궤도에서 만난 뒤 지구로 돌아오게 된다.

4. 3. 3단계: 30일간의 대기 체류

금성의 대기권 중 50km 높이는 지구와 환경이 유사하다는 연구 결과가 있다.[19][20] 3단계에서는 우주 비행사가 길이 129m, 높이 34m인 비행선을 타고 금성 대기권에 30일 동안 체류하며 탐사한다.[1] 에어로셸은 열 발산을 위해 사용되며, 낙하산은 비행선을 추가적으로 감속시킨 후 비행선을 팽창시키기 전에 전개된다.[1] 팽창 후, 승무원은 30일 동안 비행선에서 생활하고, 이후 분리되어 금성 상승 차량을 이용해 궤도로 복귀한다.[1]

금성까지 왕복에는 110일이 소요되며, 지구로 귀환하는 데는 300일이 소요된다. 따라서 총 임무 시간은 440일이다.[1]

4. 4. 4단계: 1년간의 대기 체류

4단계는 3단계와 유사하지만, 금성 대기에 인간을 더 긴 기간인 1 [지구] 년 동안 보낸다는 개념이다.[1]

4. 5. 5단계: 영구적인 인간 주둔

우주 정거장 형태의 우주선을 통해 금성 대기에 영구적인 인간 주둔을 도입한다.[1]

참조

[1] 간행물 HAVOC: High Altitude Venus Operational Concept - An Exploration Strategy for Venus https://ntrs.nasa.go[...] 2015
[2] 웹사이트 сказали ученые, обобщив результаты исследований АМС «Магеллан» http://epizodyspace.[...] 1997-03
[3] 웹사이트 Crazy ideas Soviets imagined for space colonization (PICS) https://www.rbth.com[...] 2020-04-20
[4] 논문 Determination of Venus Winds by Ground-Based Radio Tracking of the VEGA Balloons 1986-03
[5] 간행물 Colonization of Venus 2003-02-02
[6] 웹사이트 Starting HAVOC for a Venus Exploration Concept, featuring Dale Arney and Chris Jones https://sacd.larc.na[...] 2024-12-15
[7] Youtube A way to explore Venus ( 3.5 min video ) https://www.youtube.[...] Langley Research Center 2015-10-10
[8] 웹인용 NASA concept would send astronauts to Venus http://www.gizmag.co[...] 2014-12-20
[9] 웹인용 NASA's plan for an off-world colony: a floating city above Venus http://www.cnn.com/2[...] 2015-01-03
[10] 간행물 HAVOC: High Altitude Venus Operational Concept - An Exploration Strategy for Venus https://ntrs.nasa.go[...] 2015
[11] 논문 Determination of Venus Winds by Ground-Based Radio Tracking of the VEGA Balloons 1986-03
[12] 간행물 HAVOC: High Altitude Venus Operational Concept - An Exploration Strategy for Venus https://ntrs.nasa.go[...] 2015
[13] 논문 Determination of Venus Winds by Ground-Based Radio Tracking of the VEGA Balloons 1986-03
[14] Youtube A way to explore Venus ( 3.5 min video ) https://www.youtube.[...] Langley Research Center 2015-10-10
[15] 웹인용 NASA concept would send astronauts to Venus http://www.gizmag.co[...] 2014-12-20
[16] 웹인용 NASA's plan for an off-world colony: a floating city above Venus http://www.cnn.com/2[...] 2015-01-03
[17] 웹인용 High Altitude Venus Operational Concept (HAVOC) https://sacd.larc.na[...] 2018-10-20
[18] 웹인용 High Altitude Venus Operational Concept https://www.revolvy.[...] 2018-10-20
[19] 웹인용 High Altitude Venus Operational Concept (HAVOC) https://sacd.larc.na[...] 2018-10-20
[20] 웹인용 High Altitude Venus Operational Concept https://www.revolvy.[...] 2018-10-20
[21] 간행물 HAVOC: High Altitude Venus Operational Concept - An Exploration Strategy for Venus https://ntrs.nasa.go[...] 2015
[22] 논문 Determination of Venus Winds by Ground-Based Radio Tracking of the VEGA Balloons 1986-03
[23] 논문 Determination of Venus Winds by Ground-Based Radio Tracking of the VEGA Balloons 1986-03
[24] Youtube A way to explore Venus ( 3.5 min video ) https://www.youtube.[...] Langley Research Center 2015-10-10
[25] 웹인용 NASA concept would send astronauts to Venus http://www.gizmag.co[...] 2014-12-20
[26] 웹인용 NASA's plan for an off-world colony: a floating city above Venus http://www.cnn.com/2[...] 2015-01-03
[27] 웹인용 High Altitude Venus Operational Concept (HAVOC) https://sacd.larc.na[...] 2018-10-20
[28] 웹인용 High Altitude Venus Operational Concept (HAVOC): Proofs of Concept https://ntrs.nasa.go[...] 22018-10-20


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