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자기권미부관측위성 지오테일

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목차

1. 개요

자기권미부관측위성 지오테일은 일본의 과학 위성으로, 자기권의 먼 지역을 관측하기 위해 발사되었다. 이 위성은 달 스윙바이를 통해 궤도를 변경하며, 5가지 종류의 과학 장비를 탑재하여 자기장, 전장, 플라스마, 고에너지 입자, 플라스마 파동 등을 관측했다. 지오테일의 데이터는 오로라 형성의 원리를 밝히는 데 기여했으며, 자기장 재연결 및 에너지 방출 현상에 대한 새로운 사실을 제시했다. 또한, 달 대기에서 다양한 원소를 확인하는 등 과학적 발견을 이루었다.

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2. 궤도

지오테일은 관측을 위해 달 스윙바이를 통해 궤도를 변경해왔으며, 이 스윙바이 시에 필요한 데이터는 히텐을 통해 수집되었다.[15]

발사 후 초기 2년간은 자기 꼬리의 먼 지역을 관측하기 위해 두 번의 달 스윙바이를 거쳐 원지점이 지구 반지름의 80~200배가량인 궤도로 진입했다.[15][19] 지구의 자기 꼬리는 태양과 반대편으로 뻗어 있기 때문에 원지점을 항상 밤 쪽에 두기 위하여 달 스윙바이를 사용하였다. 이러한 운용 방법은 1995년부터 약 2년간 14회 사용했다.[15][19][12] 1994년 11월 중반 원지점이 지구 반지름의 약 50배 정도로 조정되고, 1995년 2월에는 지구 근처로 다가오는 준-폭풍을 관측하기 위해 반지름의 30배 정도로 떨어트렸다.[15] 근지점은 반지름의 10배가량, 궤도 경사각은 -7°정도로 하여 동지점에 가까워지도록 하였다.[15]

그 후 궤도 원지점을 20~30만 km씩 떨어트리며 달 전이 궤도에서 관측을 계속 이어왔다. 현재는 궤도나 자세 제어에 사용할 연료가 부족하기 때문에 이러한 운용은 불가능하여 달의 섭동 현상에 따라 여러 궤도를 오가고 있지만, 이 덕에 의외의 성과를 건지기도 한다.[20][13] 2022년 6월에는 2기가 탑재된 데이터 레코더가 양쪽 모두 작동 정지되었다.[9][11]

3. 장비

지오테일에는 5가지 종류의 과학 장비가 탑재되었다.[21]


  • 자기장 관측 기기
  • 전장 관측 기기
  • 플라스마 관측 기기 2 세트
  • 고에너지 입자 관측 기기 2 세트
  • 플라스마 파동 기기


아케보노와 함께 방사선에 강한 위성 설계, 위성 본체에서 계측기를 멀리하기 위한 신장 기술, 표면의 전도성 처리, EMC(전자기 적합성) 대응책 등 많은 기술적 도전 과제와 그 검증이 이루어졌다. 이러한 기술은 화성 탐사선 노조미나 소행성 탐사선 하야부사 등에 사용되었다.[21]

4. 기술적 도전 과제 및 검증

지오테일은 아케보노와 함께 다음과 같은 기술적 도전 과제를 검증했다.


  • 방사선에 강한 위성 설계
  • 위성 본체에서 계측기를 멀리하기 위한 신장 기술
  • 표면의 전도성 처리
  • EMC (전자기 적합성) 대응책


이러한 기술은 노조미나 하야부사 등 후속 탐사선에 활용되었다.

5. 과학적 발견

지오테일의 데이터를 통해 오로라 형성 전자들의 원천인 플라스마 시트에 대한 중요한 단서를 발견하여 오로라가 급격히 밝아지는 현상을 설명하는 데 기여했다.[15] 다른 위성들과의 협력을 통해 자기장 재연결, 폭발적인 에너지 방출 현상에 대한 새로운 사실들을 밝혀냈다.[15]

빛다발 이동 현상이 주변 물질보다 빠르게 자기권을 통과한다는 것을 확인했다.[22] 자기권덮개에서는 주변 물질보다 빠르거나 느리게 이동하는 현상을 관측했다.[22] 플럭스 전달 현상이 자기권을 통과하는 주변 매질보다 더 빠르게 이동한다는 것을 보여주는 데 사용되었다.[8] 자기권 외피 내의 플럭스 전달 현상은 주변 매질보다 더 빠르고 느리게 이동하는 것으로 나타났다.[8]

달 통과 비행 중 지오테일은 달 대기에서 산소, 규소, 나트륨, 알루미늄을 확인했다.[2]

참조

[1] 웹사이트 GEOTAIL Satellite details 1992-044A NORAD 22049 http://www.n2yo.com/[...] N2YO 2015-01-15
[2] 서적 Lunar Exploration Human Pioneers and Robot Surveyors Springer 2004
[3] 웹사이트 Instruments of the Geotail Spacecraft http://www.stp.isas.[...]
[4] 웹사이트 The Geotail Plasma Wave Instrument http://www-pw.physic[...] 2014-10-19
[5] 웹사이트 Geotail | Science Mission Directorate https://science.nasa[...]
[6] 웹사이트 NASA's Geotail Mission Experiences an Anomaly – The Sun Spot https://blogs.nasa.g[...] 2022-10-17
[7] 웹사이트 GEOTAIL ends after over 30 years of observational operations https://www.isas.jax[...] ISAS/JAXA 2022-11-28
[8] 간행물 Geotail observations of FTE velocities http://www.ann-geoph[...] Copernicus Publications 2015-04-26
[9] 웹사이트 地球磁気圏尾部観測衛星Geotailの停波について https://www.isas.jax[...] 宇宙科学研究所 2024-05-09
[10] 웹사이트 ◆Geotailに搭載された科学観測機器◆ https://sprg.isas.ja[...] 宇宙科学研究所 宇宙プラズマグループ 2024-05-09
[11] 웹사이트 GEOTAILは30年以上にわたる観測運用を終了 https://www.isas.jax[...] JAXA 2022-11-28
[12] 웹사이트 ISASニュース・特集【オーロラの源をさぐる－GEOTAILが見た地球のしっぽ－】 http://www.isas.jaxa[...] ISAS 2010-07-20
[13] 웹사이트 Geotail衛星の2008－2012年の観測計画 http://sprg.isas.jax[...] JAXA 2015-12-04
[14] 웹사이트 イカロスの新たな冒険 http://planetary.or.[...] 日本惑星協会 2010-06-23
[15] 웹인용 GEOTAIL - Earth's Magnetosphere Observation http://www.isas.jaxa[...] 2016-11-01
[16] 웹인용 GEOTAIL Satellite details 1992-044A NORAD 22049 http://www.n2yo.com/[...] N2YO 2015-01-15
[17] Youtube NASA - Geotail http://science.nasa.[...]
[18] 웹인용 イカロスの新たな冒険 http://planetary.or.[...] 日本惑星協会 2010-06-23
[19] 웹인용 ISASニュース・特集【オーロラの源をさぐる－GEOTAILが見た地球のしっぽ－】 http://www.isas.jaxa[...] ISAS 2010-07-20
[20] 웹인용 Geotail衛星の2008－2012年の観測計画 http://sprg.isas.jax[...] JAXA 2015-12-04
[21] 웹인용 Magnetospheric Observation Satellite (GEOTAIL) http://global.jaxa.j[...]
[22] 논문 Geotail observations of FTE velocities http://www.ann-geoph[...] Copernicus Publications 2015-04-26


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