오시리스-렉스

3. 탐사 일정

2016년 9월 8일 UTC 23시 05분에 발사되었다.^[138] 오시리스-렉스는 발사체에서 분리된 직후, 태양 전지판을 펼치고, 추진 시스템을 시작했으며 지구와의 통신 연결에 성공하여 순항 단계에 들어섰다.^[32] 지구로부터의 쌍곡선 탈출 속도는 약 5.41km/s였다.^[33]

2017년 9월 22일 지구를 근접 통과했다.^[39] 순항 단계에서 오시리스-렉스는 태양-지구 라그랑주 점을 지나면서 지구 근접 천체의 일종인 지구 트로이 소행성을 찾는데 사용되었다. 2017년 2월 9일부터 20일까지 오시리스-렉스 팀은 우주선의 MapCam 카메라를 사용하여 물체를 탐색했고, 새로운 트로이 소행성은 발견되지 않았지만, 이 탐사는 벤누에 접근하여 자연 위성 및 기타 잠재적 위험을 탐색하는 데 필요한 작업과 매우 유사했기 때문에 유익했다.^[35][37] 2017년 2월 12일, 목성으로부터 673e6km 떨어진 곳에서 오시리스-렉스에 탑재된 PolyCam 장비는 거대 행성과 세 개의 달인 칼리스토, 이오, 가니메데의 이미지를 성공적으로 촬영했다.^[38]

2018년 12월 3일, NASA는 OSIRIS-REx가 약 19km 거리에서 벤누의 속도와 궤도에 일치하여 소행성에 성공적으로 도착했음을 확인했다.^[40][41] 12월까지 벤누 표면에 약 6.5km 거리에서 더 가까이 접근하여 벤누의 모양과 궤도를 더욱 정밀하게 파악했다. OSIRIS-REx 우주선의 초기 분광 조사를 통해 광물 수화 형태의 점토에서 수분 함유 광물이 발견되었다. 2018년 12월 31일 약 1.75km 거리에서 벤누 주위를 궤도 비행하여 샘플 채취 지점 선택을 위한 광범위한 원격 매핑 및 감지 캠페인을 시작했다. 이는 ''로제타''가 혜성 67P/추류모프-게라시멘코 주위를 7km 궤도 비행했던 것보다 더 가까운 거리로, 우주선이 천체를 궤도 비행한 가장 가까운 거리이다.^[42][43] 이 고도에서 우주선은 벤누를 한 바퀴 도는 데 62시간이 걸렸다.^[44] 상세 조사가 끝나자 우주선은 1km 반경의 더 가까운 궤도에 진입했다.^[45]

2021년 5월 10일, 표본을 가지고 지구로 출발했다.

2023년 9월 23일, 캡슐만 지구로 귀환, 이후 임무가 연장되어 소행성 아포피스 탐사 미션 오시리스-아펙스(OSIRIS-APEX, APophis EXplorer)를 수행할 예정이다.

2029년 4월 21일, 아포피스와 조우한 이후 18개월간 소행성 궤도를 선회하면서 샘플을 채취할 예정이다.

4. 과학적 목표

• 탄소질 소행성의 순수한 레골리스 샘플을 채취하여, 구성 광물 및 유기 화합물의 특성, 역사 및 분포를 연구하기에 충분한 양으로 지구로 반환하고 분석한다.^[95]
• 원시 탄소질 소행성의 전반적인 특성, 화학적 조성 및 광물 조성을 지도화하여 지질학적 및 동적 역사를 파악하고, 반환된 샘플에 대한 맥락을 제공한다.^[95]
• 채취 지점의 레골리스의 질감, 형태, 지구화학, 그리고 분광 특성을 mm 단위까지 현장에서 기록한다.^[95]
• 잠재적으로 위험한 소행성에 대한 야르콥스키 효과(객체에 작용하는 열적 힘)를 측정하고, 이 효과에 기여하는 소행성 특성을 제한한다.^[95]
• 원시 탄소질 소행성의 통합된 전반적인 특성을 특징지어, 전체 소행성 집단의 지상 기반 망원경 데이터와 직접 비교할 수 있게 한다.^[95]

5. 탐사 장비

오시리스-렉스는 소행성 101955 베누의 이미지를 촬영하고 분석하며, 지구로 가져올 물리적 샘플을 채취하기 위해 다음과 같은 장비들을 탑재했다.^[101]

• OCAMS (OSIRIS-REx Camera Suite): 오시리스-렉스용으로 특별히 설계된 광학 관측 카메라 시스템이다.
• OVIRS (OSIRIS-REx Visible and Infrared Spectrometer): 가시광선 및 적외선 파장 영역에서 작동하는 분광계이다.
• OTES (OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer): 적외선으로 온도를 측정하는 분광기이다.
• REXIS (Regolith X-ray Imaging Spectrometer): 레골리스를 X선으로 촬영하는 카메라이다.
• OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter): 레이저를 이용하여 베누의 상세 지도를 작성한 장비이다.
• TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism): 로봇 팔 끝에 장착된 샘플 채취 장치이다.
• SRC (Sample Return Capsule): 채취한 샘플을 보호하여 지구로 가져오는 캡슐이다.

5. 1. OCAMS (OSIRIS-REx Camera Suite)

• PolyCam은 20cm 망원경으로, 소행성에 접근하면서 가시광선 이미지를 점차 고해상도로 획득하며, 궤도에서 고해상도 표면 이미지를 얻는다.
• MapCam은 위성과 가스 분출 기둥을 탐색한다. 이 카메라는 소행성을 파란색, 녹색, 빨간색, 근적외선 채널로 맵핑하며, 베누의 형태 모델에 정보를 제공하고, 잠재적 표본 채취 부위의 고해상도 이미지를 제공한다.
• SamCam은 표본 채취 과정을 지속적으로 기록한다.

5. 2. OVIRS (OSIRIS-REx Visible and Infrared Spectrometer)

5. 3. OTES (OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer)

5. 4. REXIS (Regolith X-ray Imaging Spectrometer)

5. 5. OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter)

5. 6. TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism)

• 상대 접근 속도 10cm/s
• 5초 이내에 샘플 수집, 직접 질소(N₂) 링 제트가 레골리스를 유동화하고, 표면 접촉 패드가 표면 샘플을 캡처함
• 샘플러 헤드는 샘플 반환 캡슐에 보관되어 지구로 반환됨

5. 7. SRC (Sample Return Capsule)

6. 샘플 채취 및 분석

2020년 10월 소행성 베누에 성공적으로 착륙해서 토양 샘플을 채취했다. 이로 인해 미국의 나사는 일본의 하야부사(ja, 정식 명칭: MUSES-C)에 이어 세계 두 번째로 소행성에서 토양 샘플을 채취한 우주선을 성공시켰다.^[144]

OSIRIS 임무의 전반적인 관리, 엔지니어링 및 탐색은 NASA의 고다드 우주 비행 센터에서 담당하며, 애리조나 대학교의 달 및 행성 연구소에서 주요 과학 운영을 담당한다. 록히드 마틴 스페이스 시스템은 우주선을 제작하고 임무 운영을 제공했다.^[2] 과학팀에는 미국, 캐나다, 프랑스, 독일, 영국 및 이탈리아 출신 연구원들이 참여했다.^[26]

약 2년 동안의 항해 후, 우주선은 2018년 12월에 소행성 101955 베누와 랑데부했으며,^[27] 약 5km 거리에서 505일 동안 표면 매핑을 시작했다.^[1] 그 매핑의 결과는 임무 팀이 소행성 표면 물질을 채취할 지점을 선택하는 데 사용되었다.^[28] 그런 다음 착륙 없이 로봇 팔을 뻗어 샘플을 수집하기 위해 근접 접근을 수행했다.^[29]

물질(121.6g)의 성공적인 수집 후,^[30] 샘플은 우주 탐사선 ''스타더스트''에서 혜성 81P/와일드의 샘플을 반환한 것과 유사한 46kg 캡슐에 담겨 지구로 반환되었다. 지구로의 귀환 여정은 출발 여정보다 짧았다. 캡슐은 2023년 9월 24일 유타 시험 및 훈련장에 낙하산으로 착륙했으며, 전용 연구 시설에서 처리를 위해 존슨 우주 센터로 운송되었다.^[1]

6. 1. 샘플 채취 방법

6. 2. 샘플 채취 결과

7. 연장 임무: OSIRIS-APEX

2022년 4월 25일, 미국 항공 우주국(NASA)은 임무 연장을 확정했다. 2023년 9월 24일 지구에 샘플을 전달한 후, 임무는 '''''OSIRIS-APEX''''' (APophis EXplorer, 아포피스 탐사선)가 되었다.^[77] 새로운 이름에서 알 수 있듯이, 다음 목표는 근지구 소행성 (이자 잠재적 위험 천체) 아포피스가 될 것이다. 아포피스는 2029년 4월 13일에 지구에 매우 근접하게 접근할 예정이지만, 이 접근이나 가까운 미래의 다른 비행에서는 충돌 가능성이 없다. 아포피스 관측은 2029년 4월 8일에 시작될 예정이며, 며칠 후인 4월 21일, OSIRIS-APEX는 소행성과 랑데부할 계획이다.^[89] OSIRIS-APEX는 베누와 유사한 방식으로 약 18개월 동안 아포피스를 궤도 선회할 것이다. 우주선은 베누에서 샘플 수집과 유사한 기동을 수행하여, 아포피스의 표면을 추진기를 사용하여 교란시켜, 표면 아래와 그 아래 물질을 노출시키고 분광학적으로 연구할 것이다.^[15]

8. 이름 탑재 이벤트

미국 항공우주국(NASA)은 2014년 1월부터 9월 30일까지 오시리스-렉스에 전 세계 사람들의 이름을 싣는 이벤트를 실시했다^[125]。 모인 이름은 마이크로칩에 새겨 탐사선에 탑재되어 그대로 우주로 발사되었다. 이름이 새겨진 부품은 탐사선 본체에 탑재된 채이므로, 샘플 반환을 위한 캡슐이 2023년에 지구 대기권으로 재진입하여 지표면으로 돌아온 후에도 탐사선과 함께 계속 비행할 예정이다^[125]。

참조

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