서베이어 계획
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1. 개요
서베이어 계획은 1960년대 미국 항공우주국(NASA)이 주도한 무인 달 탐사 계획으로, 아폴로 계획에 앞서 달 표면의 연착륙 기술을 개발하고 착륙 지점의 적합성을 평가하는 것을 목표로 했다. 이 계획은 휴즈 항공기 회사에서 제작한 무인 우주선을 아틀라스-센타우르 로켓으로 발사하여 달에 도달하게 했으며, 7번의 임무 중 5번을 성공적으로 수행했다. 서베이어 계획은 달 표면의 사진 촬영, 토양 분석, 로봇 삽을 이용한 지표 조사를 수행하여 달 표면이 유인 착륙에 적합하다는 것을 입증했고, 아폴로 계획의 성공에 필수적인 정보를 제공했다.
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| 서베이어 계획 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 프로그램 명칭 | 서베이어 계획 |
| 국가 | 미국 |
| 조직 | NASA |
| 목표 | 달 연착륙 기술 시연 |
| 상태 | 완료 |
| 비용 | 4억 6900만 미국 달러 |
| 첫 비행 | 1966년 5월 30일 ~ 1966년 6월 2일 |
| 마지막 비행 | 1968년 1월 7일 ~ 1968년 1월 10일 |
| 성공 횟수 | 5 |
| 실패 횟수 | 2 |
| 발사 장소 | 케이프커내버럴 LC-36 |
| 발사체 | 아틀라스-센타우르 |
| 임무 | |
| 임무 목표 | 달 표면의 특성 조사 및 아폴로 계획을 위한 안전한 착륙 지점 식별 |
| 탐사선 | 서베이어 탐사선은 텔레비전 카메라, 토양 분석 장비 등을 탑재하여 달 표면의 사진을 찍고 토양의 화학적 조성을 분석하는 데 사용됨. |
| 이미지 | |
 | |
2. 목표
서베이어 계획의 주된 목표는 달 표면에 안전하게 착륙하는 기술을 입증하는 것이었다. 이 외에도 다음과 같은 목표를 수행했다.
- 우주선의 궤도 수정 능력 입증
- 유인 아폴로 계획의 착륙 지점 적합성 평가에 필요한 장비 탑재
- 달 토양 역학 시험을 위한 로봇 삽 장착 (일부 서베이어)
- 토양의 화학적 조성을 결정하기 위한 알파 입자 산란 기기 및 자석 탑재 (일부 서베이어)
루나 9 임무(서베이어 1호보다 4개월 먼저 착륙)와 서베이어 계획 이전에는 달의 먼지 깊이를 알 수 없어 유인 착륙의 가능성이 불확실했다. 그러나 서베이어 계획을 통해 착륙 가능성이 증명되었다.
3. 발사 및 달 착륙
각 서베이어 임무는 휴즈 항공기 회사에서 설계 및 제작한 단일 무인 우주선으로 구성되었다. 발사체는 아틀라스-센타우르 로켓을 사용했으며, 이 로켓은 우주선을 달 전이 궤도에 직접 투입했다.[1] 우주선은 달에 도달했을 때 달 궤도를 돌지 않고, 역추진 로켓을 사용하여 감속 후 약 3분 10초 후에 연착륙했다.[1]
주 역추진 로켓은 달 상공 75.3km에서 작동하여 속도를 줄이고, 이후 버니어 엔진과 도플러 레이더 장치를 사용하여 정밀 착륙을 수행했다.[1] 착륙 과정에서 로켓 폭발로 인한 표면 오염을 방지하기 위해, 마지막 단계에서는 자유 낙하 방식을 사용했다.[1]
서베이어 1호는 달에 도달하는 데 약 63시간(2.6일), 서베이어 5호는 65시간(2.7일)이 걸렸다.[1] 발사 중량은 995.2kg에서 1040kg 사이였으며, 착륙 중량은 294.3kg에서 306kg 사이였다.[1]
4. 임무
레인저 계획에 이어 유인 달 탐사 계획인 아폴로 계획에 앞서 달의 각종 조사와 연착륙 기술 개발을 위해 제트 추진 연구소 주도로 진행되었다.
탐사선은 3개의 착륙 다리와 역분사 엔진을 사용하여 달 표면에 연착륙하도록 설계되었다. 착륙 후에는 태양 전지와 로봇 팔을 이용하여 지표 조사를 수행했다. 각 임무는 휴즈 항공기 회사에서 설계 및 제작한 무인 우주선으로 구성되었으며, 아틀라스-센타우르 발사체를 통해 달 전이 궤도에 직접 투입되었다. 우주선은 달 궤도를 돌지 않고 역추진 로켓을 발사하여 약 3분 10초 만에 연착륙했다.
주 고체 연료 역추진 로켓은 달 상공 75.3km에서 40초 동안 연소하여 속도를 약 110m/s 줄였고, 이후 표면 11km 지점에서 분리되었다. 이후 약 2.5분 동안 소형 도플러 레이더 장치와 3개의 버니어 엔진을 사용하여 감속했다. 버니어 엔진 정지 후 3.4m 높이에서 자유 낙하하여 약 3m/s의 속도로 착륙했다.
서베이어 1호는 달 도착에 63시간(2.6일), 5호는 65시간(2.7일)이 소요되었다. 7대의 서베이어 발사 중량은 995.2kg에서 1040kg 사이였으며, 착륙 중량은 294.3kg에서 306kg 사이였다.
7번의 임무 중 5번이 성공했다.
- 1호는 1966년 6월 폭풍의 바다에 착륙하여 1만 1237장의 사진을 전송했다.
- 2호는 같은 해 9월 코페르니쿠스 충돌구 남서쪽에 추락했다.
- 3호는 1967년 4월 폭풍의 바다에 착륙하여 달 표면 흙이 지구의 젖은 모래와 유사함을 밝혀냈고, 이후 아폴로 12호가 부품을 회수했다.
- 4호는 1967년 7월 착륙에 실패했다.
- 5호는 같은 해 9월 고요의 바다에 착륙하여 현무암과 유사한 표면 물질을 확인했다.
- 6호는 같은 해 11월 중앙 만에 착륙하여 제어용 엔진으로 2.5m 상승하는 이륙 시험을 했다.
- 7호는 1968년 1월 티코 충돌구 근처에 착륙하여 고지 사진 촬영과 지질 조사를 수행했다.
서베이어 계획은 7호로 완료되었으며, 달 표면이 유인 달 착륙선의 착륙에 문제가 없음을 확인하여 아폴로 계획으로 이어졌다.
4. 1. 서베이어 1호
'''서베이어 1호'''는 1966년 5월 30일에 발사되어 주차 궤도를 거치지 않고 바로 달로 향하는 궤도로 진입했다. 이 우주선의 역추진 로켓은 달 표면 위 약 3.4m 높이에서 꺼졌다. 서베이어 1호는 이 높이에서 달 표면으로 자유 낙하했으며, 1966년 6월 2일 폭풍의 바다에 착륙했다.[3] 이 위치는 플램스티드 P (또는 ''플램스티드 링'')라고 불리는 대형 분화구의 북동쪽 부분에 위치한다. 플램스티드 자체는 플램스티드 P 내 남쪽에 위치한다.
서베이어 1호는 착륙 직후부터 1966년 7월 14일까지 달에서 영상 데이터를 전송했지만, 1966년 6월 14일부터 1966년 7월 7일까지 2주간의 달 야간에는 작동하지 않았다.
서베이어 1호로부터 공학 정보(온도 등)가 반환된 것은 달 야간 중 몇 차례 중단을 거쳐 1967년 1월 7일까지 계속되었다. 이 우주선은 달의 움직임에 대한 데이터를 반환했으며, 이 데이터는 지구를 공전하는 달의 궤도 경로 지도를 개선하고 두 행성 사이의 거리를 더 정확하게 결정하는 데 사용되었다.[4]
4. 2. 서베이어 2호
서베이어 2호는 1966년 9월 20일에 발사되었다. 중간 궤도 수정 실패로 우주선은 통제력을 잃었고,[5][6] 1966년 9월 22일 9시 35분(UTC)에 교신이 두절되었다.[6] 코페르니쿠스 크레이터 부근에 충돌했다.4. 3. 서베이어 3호
1967년 4월 17일에 발사된 '''서베이어 3호'''는 1967년 4월 20일에 폭풍의 대양의 알려진 바다 (S3° 01' 41.43" W23° 27' 29.55")에 착륙했으며, 이후 서베이어로 명명된 작은 분화구에 착륙했다.[7] 이 탐사선은 6,315장의 텔레비전 이미지를 지구로 전송했으며, 여기에는 달 표면에서 지구의 모습을 보여주는 최초의 이미지가 포함되었다.[7]
서베이어 3호는 착륙 레이더 이상으로 버니어 엔진이 꺼지지 않아 첫 착륙 후 두 번이나 의도치 않게 달 표면에서 이륙했다. 이로 인해 TV 및 원격 측정 시스템이 손상된 것으로 밝혀졌다.[2]
1969년 11월 아폴로 12호 우주 비행사 피트 콘래드와 앨런 빈이 서베이어 3호를 방문했는데, 이는 다른 천체에서 인간이 방문한 유일한 탐사선이다. 아폴로 12호 우주 비행사들은 텔레비전 카메라를 포함한 서베이어 3호의 여러 부품을 잘라내어 연구를 위해 지구로 가져왔다.[8]
4. 4. 서베이어 4호
1967년 7월 14일에 발사된 서베이어 4호는 임무 수행 중 추락했다. 착륙 2.5분 전에 원격 측정 접촉이 끊어졌다.[9] 고체 연료 로켓 감속 로켓이 예정된 연소 종료 시점에 폭발했을 수 있다.[9] 계획된 착륙 목표 지점은 위도 0.4° 북위, 경도 1.33° 서경의 중앙 만(Sinus Medii)이었다.4. 5. 서베이어 5호
'''서베이어 5호'''는 1967년 9월 8일 케이프 커내버럴에서 발사되어[10] 1967년 9월 11일 고요의 바다에 착륙했다. 착륙 직후부터 1967년 10월 18일까지 모든 실험에 대한 훌륭한 데이터를 전송했으며, 첫 번째 달의 밤 동안(1967년 9월 24일 ~ 10월 15일) 전송이 중단되었다. 1967년 11월 1일까지 전송이 재개되었고, 두 번째 달의 밤에 전송이 종료되었다. 세 번째와 네 번째 달의 날에 전송이 재개되었으며, 최종 전송은 1967년 12월 17일에 이루어졌다. 총 19,118장의 이미지가 지구로 전송되었다.[11] 큐륨252의 방사선을 이용한 달 표면 물질의 화학 분석을 실시하여 현무암과 유사하다는 것을 밝혀냈다.
4. 6. 서베이어 6호
'''서베이어 6호'''는 달 표면에서 이륙하도록 계획된 최초의 우주선이었다.[12]1967년 11월 7일에 발사되어 1967년 11월 10일 중앙 만(서베이어 4호의 추락 지점 근처)에 착륙했다. 이 임무의 성공적인 완수는 아폴로 계획에 대한 서베이어 계획의 의무를 충족시켰다.
서베이어 6호의 엔진은 1967년 11월 17일 10시 32분(UTC)에 재시동되어 2.5초 동안 연소했다. 이를 통해 700N의 추력이 생성되었고, 우주선은 달 표면에서 4m 상승했다. 서쪽으로 2.5m 이동한 후 우주선은 다시 성공적으로 연착륙했으며 설계대로 계속 작동했다. 1967년 11월 24일, 우주선은 2주간의 달 밤을 위해 가동이 중단되었다. 1967년 12월 14일에 통신이 이루어졌지만 유용한 데이터는 얻을 수 없었다.
사진 촬영 등의 조사를 마친 후, 제어용 엔진으로 달 표면에서 2.5m 상승하여 이륙 시험을 실시했다.[12]
4. 7. 서베이어 7호
'''서베이어 7호'''는 1968년 1월 7일에 발사되어 1968년 1월 10일 달 표면의 티코 분화구 바깥 가장자리에 착륙했다. 우주선의 작동은 연착륙 직후 시작되었다. 1월 20일, 우주선이 여전히 햇빛을 받고 있는 동안, TV 카메라는 초승달 모양의 지구의 밤에서 발사된 두 개의 레이저 빔을 선명하게 포착했다. 하나는 애리조나주 투손의 키트 피크 국립 천문대에서, 다른 하나는 캘리포니아주 라이트우드의 테이블 마운틴에서 발사되었다.[13][14]두 번째 달의 날의 작동은 1968년 2월 12일부터 21일까지 진행되었다. 미션 목표는 우주선 작동으로 완전히 충족되었다. 첫 번째 달의 밤 동안 배터리 손상이 발생했고, 이후 전송 접촉은 불규칙해졌다. 서베이어 7호와의 접촉은 1968년 2월 21일에 끊어졌다.[15]
5. 우주 경쟁
미국은 소련과 치열한 우주 경쟁을 벌이고 있었다. 1966년 6월 서베이어 1호가 착륙한 것은 소련의 루나 9호 탐사선이 1966년 2월에 착륙한 지 불과 4개월 만에 이루어진 것으로, 두 프로그램이 비슷한 단계에 있음을 보여주는 지표였다.[19]
6. 결과 및 의의
서베이어 계획은 단순하고 신뢰성 있는 임무 구조를 통해 당시 우주 공학의 주요 과제들을 해결하는 실용적인 접근 방식을 제시했다. 폐쇄 루프 종말 강하 유도 및 제어 시스템, 스로틀 가능한 엔진, 착륙선의 고도와 속도를 결정하는 레이더 시스템 등이 그 예시이다. NASA는 서베이어 임무를 통해 달 근처의 까다로운 열 및 방사선 환경에서 이러한 시스템을 처음으로 시험했다.[1]
레인저 계획에 이어 유인 달 탐사 계획인 아폴로 계획에 앞서 달의 연착륙 기술을 개발하고, 달 표면에 대한 조사를 수행하기 위해 제트 추진 연구소를 중심으로 개발이 진행되었다.[1] 탐사선은 3개의 착륙 다리와 역분사 엔진을 사용하여 달 표면에 연착륙하도록 설계되었으며, 착륙 후에는 태양 전지와 로봇 팔을 이용하여 지표를 조사했다.[1]
서베이어 1호는 1966년 6월 폭풍의 바다에 착륙하여 6주 동안 11,237장의 사진을 지구로 전송했다. 2호는 같은 해 9월 코페르니쿠스 충돌구 남서쪽에 추락하여 착륙에 실패했다. 3호는 다음 해 4월 폭풍의 바다에 착륙하여 약 20cm 깊이로 달 표면을 굴착, 달 표면의 흙이 지구의 젖은 모래와 유사하다는 것을 밝혀냈다. 아폴로 12호는 3호에서 400m 떨어진 지점에 착륙하여 3호의 부품을 지구로 가져왔다. 4호는 1967년 7월 착륙에 실패했다. 5호는 같은 해 9월 고요의 바다에 착륙하여 큐륨252의 방사선을 이용, 달 표면 물질이 현무암과 유사하다는 것을 밝혀냈다. 6호는 같은 해 11월 중앙 만에 착륙하여 사진 촬영 등의 조사를 마친 후, 제어용 엔진으로 달 표면에서 2.5m 상승하여 이륙 시험을 실시했다. 7호는 1968년 1월 달 남반구 고지에 있는 티코 충돌구 근처에 착륙하여 고지 사진 촬영과 지질 조사를 수행했다.[1]
서베이어 계획은 7번의 임무 중 5번을 성공시켜 달 표면이 유인 달 착륙선의 착륙에 문제가 없음을 확인했다. 이는 아폴로 계획의 성공에 필수적인 정보를 제공했다.[1]
참조
[1]
웹사이트
"NASA Unmanned Space Project Management - Surveyor and Lunar Orbiter"
https://history.nasa[...]
[2]
웹사이트
https://nssdc.gsfc.n[...]
2020-01-24
[3]
웹사이트
Surveyor 1
https://nssdc.gsfc.n[...]
[4]
웹사이트
Aeronautics and Astronautics, 1967
https://history.nasa[...]
NASA
2021-12-21
[5]
뉴스
"Central Moon Landing Try for Surveyor 2"
The Deseret News
1966-09-19
[6]
웹사이트
Surveyor 2
https://nssdc.gsfc.n[...]
[7]
웹사이트
First image of Earth from the surface of the Moon: Surveyor 3
https://www.planetar[...]
[8]
웹사이트
50 Years On, Where Are the Surveyor 3 Moon Probe Parts Retrieved by Apollo 12?
https://www.space.co[...]
2019-11-23
[9]
웹사이트
Surveyor 4
https://nssdc.gsfc.n[...]
[10]
웹사이트
NASA - NSSDCA - Spacecraft - Telemetry Details
https://nssdc.gsfc.n[...]
2019-03-30
[11]
웹사이트
NASA - NSSDCA - Spacecraft - Details
https://nssdc.gsfc.n[...]
2019-03-30
[12]
서적
Beyond Earth: A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958–2016
https://www.nasa.gov[...]
NASA History Program Office
[13]
웹사이트
Boeing: Satellite Development Center - Scientific Exploration - Surveyor
http://www.boeing.co[...]
2010-03-31
[14]
웹사이트
photo of the beam from the 2-watt green argon Hughes laser at Table Mountain
http://www.w7ftt.net[...]
[15]
웹사이트
Surveyor VII
https://www.lpl.ariz[...]
2017-11-28
[16]
웹사이트
Surveyor Model 1 - NASA Science
https://science.nasa[...]
2024-10-02
[17]
웹사이트
Surveyor-Model
https://space.skyroc[...]
2024-10-02
[18]
웹사이트
Surveyor-SD
https://space.skyroc[...]
2024-10-02
[19]
서적
The superpower space race: An explosive rivalry through the solar system
Springer
1994
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