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제20호 과학위성 하야부사

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목차

1. 개요

제20호 과학위성 하야부사는 일본의 소행성 탐사선으로, '매'를 뜻하는 일본어에서 이름을 따왔다. 소행성 샘플 채취 및 귀환 기술을 시험하고 태양계 기원에 대한 단서를 얻는 것을 목표로, 2003년 발사되어 소행성 이토카와에 접근하여 샘플을 채취했다. 하야부사는 이온 엔진 기술을 활용하여 세계 최초로 이온 엔진을 이용한 지구 스윙바이를 성공했으며, 소행성에서 물질을 채취하여 지구로 귀환하는 데 성공했다. 하야부사의 성공은 일본 사회에 큰 영향을 미쳐 영화, 프라모델 등 다양한 대중문화 콘텐츠로 제작되었으며, 후속기 하야부사2가 개발되었다.

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제20호 과학위성 하야부사
기본 정보
하야부사 상상도, 이토카와 표면 위에 떠 있음
하야부사, 이토카와 표면 위에 떠 있는 상상도
원래 이름Muses-C (발사 전)
임무 유형샘플 리턴
운영 기관JAXA
COSPAR ID2003-019A
SATCAT27809
임무 기간2003년 5월 9일 - 2010년 6월 13일 (7년 1개월 4일)
발사 시 질량510 kg
건조 질량380 kg
발사 정보
발사일2003년 5월 9일 04시 29분 25초 (UTC)
발사 로켓M-V 로켓
발사 장소우치노우라 우주 센터
궤도 정보
폐기 방식샘플 리턴 캡슐: 회수
우주선 본체: 탄도 재진입
미네르바 및 로버: 통신 두절
마지막 교신미네르바: 2005년 11월 12일
회수일샘플 캡슐: 2010년 6월 14일 07시 08분
소멸일우주선 본체: 2010년 6월 13일
착륙일샘플 캡슐: 2010년 6월 13일 14시 12분 (UTC)
착륙 지점오스트레일리아 우메라 근처
행성간 항행 정보
통신 정보
프로그램 정보
휘장 정보
탑재 장비
AMICAAsteroid Multiband Imaging Camera (소행성 다중 밴드 이미징 카메라)
LIDARLight Detection and Ranging Instrument (광선 검출 및 거리 측정 기기), 라이다
NIRSNear-Infrared Spectrometer (근적외선 분광기), 근적외선 분광법
XRSX-Ray Fluorescence Spectrometer (형광 X선 분광기), X선 분광법
기타 정보
일본어 명칭小惑星探査機はやぶさ (MUSES-C)
로마자 표기Hayabusa
영어 명칭Asteroid probe Hayabusa

2. 명칭의 유래

'하야부사'라는 이름은 우에스기 구니노리와 토비카와 야스노리가 제안했다. 소행성 샘플 채취 방식이 매가 먹이를 낚아채는 모습과 비슷하다는 점, 과거 도쿄에서 니시가고시마를 오가던 '특급 하야부사', 가고시마현 지명 '하야토'에서 착안했다.[110]

토비카와 야스노리는 "최근 과학 위성은 '하루카'처럼 온순한 이름이나 3글자 이름이 많은데, 탁점이 들어간 용감한 '하야부사'도 좋겠다"고 말했다.[110] 'ATOM'(Asteroid Take-Out Mission|애스터로이드 테이크아웃 미션영어)이라는 후보도 있었지만, 원자 폭탄을 연상시켜 기각되었다.[110]

탐사선 정식 명칭 '하야부사'는 발사 당일 발표되었고, 3개월 후 목표 소행성 1998 SF36이 이토카와로 명명되었다.[110] 따라서 소행성 이름 때문에 "하야부사"에서 탐사선 이름을 따왔다는 것은 오해다.[110]

3. 미션 배경

하야부사 계획은 소행성 샘플 채취 및 귀환 기술을 시험하고, 소행성 연구를 통해 태양계 기원에 대한 단서를 얻는 것을 목표로 했다. 미국 항공 우주국(NASA)의 ''갈릴레오''와 ''니어 슈메이커'' 우주선이 이전에 소행성을 방문한 적은 있지만, ''하야부사'' 미션은 소행성 샘플을 분석하기 위해 지구로 가져온 최초의 임무였다.[3]

또한, ''하야부사''는 소행성에 의도적으로 착륙한 다음 다시 이륙하도록 설계된 최초의 우주선이었다(''NEAR 슈메이커''는 2000년 433 에로스 표면에 제어된 하강을 했지만, 착륙선으로 설계되지 않았고 도착 후 결국 비활성화되었다).[3] 우주항공연구소(ISAS)의 가와구치 준이치로가 이 임무의 책임자로 임명되었다.[4]

당초 이 우주선은 2002년 7월에 소행성 4660 네레우스로 발사될 예정이었다(소행성 (10302) 1989 ML도 대체 목표로 고려되었다). 하지만, 2000년 7월 일본의 M-5 로켓의 실패로 인해 발사가 연기되어 네레우스와 1989 ML 모두 접근할 수 없게 되었다. 그 결과, 목표 소행성은 이토카와로 변경되었고, 곧 일본의 로켓 개척자 이토카와 히데오의 이름을 따서 명명되었다.[10]

JAXA는 ''하야부사'' 탐사선 발사 전에 미션의 주요 이정표에 대한 다음과 같은 성공 기준과 해당 점수를 정의했다.[5]

하야부사의 성공 기준점수상태
이온 엔진 작동50점성공
1000시간 이상 이온 엔진 작동100점성공
이온 엔진을 이용한 지구 중력 어시스트150점성공
자율 항법으로 이토카와와 랑데뷰200점성공
이토카와 과학 관측250점성공
착륙 및 샘플 수집275점성공
캡슐 회수400점성공
분석용 샘플 획득500점성공



''하야부사'' 미션 계획은 발사 전과 후에 여러 차례 수정되었다.


  • 2002년에는 반응 제어 시스템의 O-링 중 하나가 지정된 것과 다른 재료를 사용하고 있다는 사실이 발견되어 발사가 2002년 12월에서 2003년 5월로 연기되었다.[11]
  • 2003년, ''하야부사''가 이토카와로 향하는 동안, 역사상 가장 큰 태양 플레어가 기록되었고,[12] 이로 인해 우주선에 탑재된 태양 전지가 손상되었다. 이로 인한 전력 감소는 이온 엔진의 효율을 감소시켜 이토카와 도착을 2005년 6월에서 9월로 지연시켰다.
  • 2005년, ''하야부사''의 자세 제어를 담당하는 두 개의 반작용 휠이 고장났다. X축 휠은 7월 31일에, Y축은 10월 2일에 고장났다.
  • 2005년 11월 4일, 이토카와에 대한 '예행 연습' 착륙이 실패하여 재조정되었다.
  • 소행성의 두 다른 지점에서 샘플을 채취하려는 원래 결정은, 두 지점 중 하나인 우메라 사막이 안전한 착륙을 하기에 너무 바위가 많다는 사실이 밝혀지면서 변경되었다.
  • 2005년 11월 12일, MINERVA 미니 프로브의 방출은 실패로 끝났다.


우주과학연구소(ISAS)가 수행한 소행성 탐사 임무는 1986년에서 1987년 사이에 과학자들이 안테로스로의 샘플 반환 임무의 실현 가능성을 조사하면서 시작되었는데, 당시 기술이 아직 개발되지 않았다는 결론을 내렸다.[13] 1987년에서 1994년 사이에 ISAS와 미국 항공우주국(NASA)의 공동 연구 그룹은 여러 임무를 연구했는데, 소행성 랑데부 임무는 나중에 NEAR가 되었고, 혜성 샘플 반환 임무는 나중에 스타더스트가 되었다.[14]

1995년에 ISAS는 엔지니어링 시연 임무로 소행성 샘플 반환을 선택했으며, MUSES-C 프로젝트는 1996 회계 연도에 시작되었다.[15]

4. 구조

하야부사는 본체, 이온 엔진, 과학 관측 장비, 샘플 채취 장치, 귀환 캡슐 등으로 구성된다.

2010년 IAC에서 하야부사의 절반 크기 모형


하야부사는 M-V 로켓으로 발사되었으며, JAXA에 의해 개발되었다. 무게는 약 500kg이며, 태양을 두 바퀴 돌아 약 20억km를 비행한 후, 소행성 이토카와에 착륙하여 시료를 채취하고 지구로 귀환하는 임무를 수행했다.

하야부사의 주요 특징 중 하나는 제논을 이온화하여 분사하는 이온 엔진이다. 이 엔진은 1,000시간 이상 가동되었으며, JAXA는 이를 통해 소량의 연료로 우주를 장기간 비행하는 기술을 확보했다.[5]

하야부사는 이토카와에 도착한 후, 약 20km 거리의 "게이트 위치"에서 소행성 표면을 조사했다. 이후 표면에 더 가까이 이동하여("홈 위치") 샘플 수집을 위한 연착륙을 시도했다. 이 과정에서 지구와의 통신 지연으로 인해 자율 광학 항법이 사용되었다.

소행성 근접 탐사 후, 하야부사는 지구 귀환을 위해 엔진을 가동했다. 그러나 자세 제어 및 추진기 문제로 인해 이 기동은 지연되었다. 귀환 궤도에 진입한 후, 재진입 캡슐은 주 탐사선에서 분리되어 2010년 6월 13일 지구 대기권에 재진입했다. 캡슐은 호주 우메라 사막에 낙하산을 통해 착륙하여 회수되었다.

하야부사 미션의 주요 이정표와 성공 기준은 다음과 같다.

하야부사의 성공 기준점수상태
이온 엔진 작동50점성공
1000시간 이상 이온 엔진 작동100점성공
이온 엔진을 이용한 지구 중력 어시스트150점성공
자율 항법으로 이토카와와 랑데뷰200점성공
이토카와 과학 관측250점성공
착륙 및 샘플 수집275점성공
캡슐 회수400점성공
분석용 샘플 획득500점성공



하야부사는 달 이외 천체의 물질을 가져온 세계 최초의 탐사선이며, 가장 멀리 여행하고 돌아온 탐사선으로 기록되었다.

4. 1. 기체

はやぶさ일본어의 기체는 전자 장치와 추진제 탱크 등을 보호하고, 각종 기기를 고정하는 역할을 한다. 주요 컴퓨터로 데이터 처리 계산기(DHU)와 자세 궤도 제어 계산기(AOCP)가 탑재되었다.

4. 2. 통신 계통

지구와 통신하기 위해 고이득 안테나(HGA), 중이득 안테나(MGA), 저이득 안테나(LGA)의 3종류 안테나가 탑재되었다.

4. 3. 전원 계통

태양 전지 패널은 본체를 사이에 두고 양쪽에 3장씩, 총 6장이 전체적으로 "H형"이 되도록 배치되어 z+축 방향으로 고정되어 있다.[132] 태양 전지 패널 뒷면은 방열판이다.

배터리로는 11셀 리튬 이온 충전지를 탑재했다.[133]

4. 4. 궤도 제어 계통

하야부사의 궤도 제어 계통은 주 추진기로 마이크로파 방전식 이온 엔진 μ10 4기가 탑재되었다.[5] 이 이온 엔진은 제논을 이온화하여 분사하는 방식으로, 적은 연료로 장기간 우주 비행이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 실제로 JAXA는 하야부사를 통해 소량의 연료로 우주를 장기간 계속 비행하는 기술을 확보했다.JAXA, 하야부사 통해 장기간 우주 비행 기술 확보

하야부사는 이온 엔진 외에도 자세 제어 스러스터(RCS)를 궤도 제어에 사용했다. 하지만, 자세 제어 및 추진기 문제로 인해 지구 귀환 기동이 지연되기도 하였다.

4. 5. 자세 제어 계통

1991년 1월 시점에서 MUSES-C 계획에는 광학 관측에 의한 자율 항행, 3축 자세 제어, 타겟 마커를 이용한 자율 운용, X선 분석 장치·질량 분석기 탑재 등이 검토되었다.[117]

4. 6. 탐사 장비

하야부사에는 항법용 센서와 과학 관측용 센서가 탑재되었다. 광학 항법 카메라(ONC), 레이저 고도계(LIDAR), 레이저 레인지 파인더(LRF), 근적외 분광기(NIRS), 형광 X선 분광계(XRS) 등이 탑재되어 이토카와의 지형, 구성 성분 등을 조사했다.[9]

4. 7. 샘플러 계

이토카와 표면에서 샘플을 채취하기 위한 장치는 프로젝터, 샘플러 혼, 샘플 캐쳐/캡슐 뚜껑, 반송 기구, 샘플 컨테이너 등으로 구성된다. 11월 25일 두 번째 착륙 시도에서 처음에는 샘플링 장치가 활성화된 것으로 생각되었으나,[43] 이후 분석 결과 펠릿이 발사되지 않아 실패했을 가능성이 높다고 결론지어졌다.[44] 11월 19일 첫 번째 착륙 시도 중에는 센서가 장애물을 감지하여 샘플링 시퀀스가 작동하지 않았다.[40][41] 탐사선은 착륙을 중단하려 했지만, 방향이 상승에 적합하지 않아 안전한 하강 모드를 선택했다. 이 모드에서는 샘플 채취가 불가능했지만, 샘플링 혼이 소행성에 닿았을 때 먼지가 샘플링 혼 안으로 들어갔을 가능성이 있어, 샘플링 혼에 부착된 샘플 캐니스터가 밀봉되었다.[42]

하야부사 콘셉트 아트(NASA). 샘플러 혼의 형태가 완성형과 크게 다르다.

4. 8. 귀환 캡슐

하야부사는 2010년 6월 13일 대기권에 진입하였으며 본체는 모두 불타 소멸되고 캡슐만이 호주 우메라 사막에 안착하여 회수되었다.[75] 캡슐은 초속 12 km, 시속 4만km의 속도로 대기권에 재돌입, 섭씨 1만°C의 고온에 노출된 후, 낙하산을 열어서 착륙했다.

모선이 해체되면서 빛나는 귀환 캡슐이 그 아래에 보인다.


우메라 시험장에서 본 재진입


NASA의 DC-8 항공 연구소에 탑재된 카메라로 촬영한 ''하야부사'' 재진입. 빛나는 귀환 캡슐은 주요 ''하야부사'' 탐사선 버스가 해체되기 전과 아래에서 보인다. 열 차폐막이 있는 캡슐은 주요 버스 조각이 사라진 후에도 계속해서 흔적을 남긴다. (확대 비디오)


재진입 캡슐과 우주선은 2010년 6월 13일 13:51 UTC (현지 시간 23:21)에 지구 대기권에 재진입했다.[76] 열 차폐막이 있는 캡슐은 호주 남부 오지에 낙하산을 이용해 착륙했고, 우주선은 큰 불덩어리가 되어 해체되어 소멸되었다.[76]

국제 과학자 팀은 NASA의 에임스 연구 센터가 주도하고 SETI 연구소의 피터 제니스켄스가 프로젝트 과학자로 참여하여 다양한 이미징 및 분광 카메라를 사용하여 대기권 재진입 중의 물리적 조건을 측정하기 위해 NASA의 DC-8 항공 연구소에 탑승하여 12.2km/s로 캡슐이 진입하는 것을 11.9km 상공에서 관측했다.[77][78]

귀환 캡슐은 오스트레일리아 남부 우메라 출입 제한 구역 내에 착륙할 것으로 예측되었다. 4개의 지상 팀이 이 지역을 포위하고 광학 관측과 무선 비콘으로 재진입 캡슐을 찾았다. 이후 헬리콥터에 탑승한 팀이 파견되었다. 그들은 캡슐을 찾아 GPS로 위치를 기록했다. 캡슐은 2010년 6월 14일 07:08 UTC (현지 시간 16:38)에 성공적으로 회수되었다.[80] 하강 중에 분리된 열 차폐막의 두 부분도 발견되었다.[81]

낙하산 전개에 사용된 폭발 장치가 안전한지 확인한 후, 오염 위험을 줄이기 위해 캡슐은 순수 질소 가스로 채워진 이중 비닐 봉투에 포장되었다. 착륙 현장의 토양도 오염에 대비하여 참고 자료로 채취했다. 그 후 캡슐은 운송 중 충격을 1.5 G 미만으로 유지하기 위해 공기 현탁액이 있는 화물 컨테이너 안에 넣었다.[82] 캡슐과 그 열 차폐막 부분은 전세 비행기로 일본으로 운송되었으며, 6월 18일에 JAXA/ISAS 사가미하라 캠퍼스의 큐레이션 시설에 도착했다.[83]

캡슐을 보호용 비닐 봉투에서 꺼내기 전에, 상태를 확인하기 위해 X선 CT으로 검사했다. 그 후, 샘플 용기를 재진입 캡슐에서 꺼냈다. 용기 표면은 순수 질소 가스와 이산화탄소를 사용하여 세척했으며, 이후 용기 개봉 장치에 넣었다. 용기 내부 압력은 청정 챔버 내 환경 질소 가스 압력을 변화시키면서 용기의 약간의 변형을 통해 측정했다. 그런 다음 용기 개봉 시 샘플에서 가스가 새는 것을 방지하기 위해 질소 가스 압력을 용기 내부 압력에 맞춰 조절했다.[85]

5. 탑재 탐사기

하야부사는 "MINERVA"(Micro-Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid의 약자)라고 불리는 소형 착륙선을 탑재했다. 무게는 591g, 높이는 10cm, 지름은 12cm였다. 내부 플라이휠 어셈블리를 사용하여 소행성 표면을 뛰어다니며, 두 우주선이 서로 볼 수 있을 때마다 카메라에서 이미지를 하야부사로 중계함으로써 이토카와의 매우 낮은 중력을 활용하도록 설계되었다.[6]

MINERVA는 2005년 11월 12일에 배치되었다. 착륙선 방출 명령은 지구에서 전송되었지만, 명령이 도착하기 전에 하야부사의 고도계는 이토카와와의 거리를 44m로 측정하여 자동 고도 유지 시퀀스를 시작했다. 그 결과, MINERVA 방출 명령이 도착했을 때, MINERVA는 탐사선이 상승하는 동안 의도한 것보다 높은 고도에서 방출되어 이토카와의 중력에서 벗어나 우주로 굴러 들어갔다.[7][8]

MINERVA는 원래 미국 항공 우주국(NASA) 로버 탑재가 취소되면서, 그동안 천천히 개발되던 것을 급하게 준비한 일본의 소형 로버이다. 프로젝트 매니저인 가와구치 준이치로가 일본 독자적인 소형 탐사기를 탑재할 것을 제안하여 개발되었다. NASA의 JPL에 의해 MUSES-CN 개발이 진행되고 있었기 때문에 정식 프로젝트로 취급되지 않았고, 개발비는 기술 연구 비용에서 충당되었다. 민생용품이나 우주 사양품의 폐기 부품 사용, 우주 사양품 제조사에서 무상 제공 등으로 개발 비용이 대폭 절감되었다.

'''MINERVA 사양'''[166]
항목내용
치수지름 120 mm × 높이 100 mm (정16각 기둥)
질량591 g
CPUSH-3 (SH7708) (약 10 MIPS)
메모리ROM: 512 KB, RAM: 2 MB, 플래시 메모리: 2 MB
OSμITRON
액추에이터Maxon Motor AG제 DC 브러시 모터 × 2 (호프용, 선회용)
호프 능력최대 9cm/s (속도 가변)
전력 공급태양 전지: EMCORE 제 최대 2.2 W (거리: 1 AU), 전기 이중층 콘덴서: 엘나 (주) 제, 용량: 25 F, 전압: 4.6 V
통신9.6 kbps (통신 가능 거리: 20 km)
탑재 센서CCD 카메라 SONY PCGA-VC1 × 3 (스테레오 + 단안), 포토다이오드 × 6, 온도 센서 × 6



발사 후 2년이 지난 2005년 11월 12일에 탐사선에서 분리되었지만, 분리 시 탐사선이 상승 중이었기 때문에, 이토카와에 착륙할 수 없었고, 사상 최소(당시)의 인공 행성이 되었다.[167]

"MUSES-CN"은 질량 1kg을 목표로 개발될 예정이었던 소형 로버였다. 이 착륙 탐사선은 미국 항공우주국(NASA) 제트 추진 연구소의 심우주 네트워크를 이용하는 대가로 "하야부사"에 탑재될 예정이었으나, 무게 초과와 개발비 상승으로 인해 2000년 11월 3일에 개발 계획이 중지되었다.[168]

'''MUSES-CN 사양'''[170]
항목내용
크기세로 140mm × 가로 140mm × 높이 60mm
질량1.3kg
전력 공급태양 전지: 2.9W
통신 장비Orbiter-Mounted Rover Equipment（OMRE）
탑재 센서0.9 - 7.0mm 대역 적외선 분광계


6. 항법

하야부사는 광학 복합 항법과 지형 항법을 사용했다.

; 광학 복합 항법

광학 복합 항법은 전파 항법과 광학 항법을 함께 사용하는 방식이다.

:; 전파 항법

:: 거리를 가장 정확하게 측정할 수 있는 것은 전파 항법이었다. 지구에서 하야부사로 발사된 전파 펄스를 하야부사가 수신하면, 즉시 지구로 되돌려 보낸다. 우주 공간의 전파 속도 등을 알 수 있으므로, 지구와 하야부사 간의 거리를 수 미터 단위의 오차로 측정할 수 있다. 또한, 전파의 도플러 효과를 측정함으로써, 지구 방향에 대한 가속/감속도 정확하게 측정할 수 있다. 하야부사는 태양 인력에 의해 항상 끌리고 있기 때문에, 스스로 추력을 내지 않고 관성 운동을 잠시 계속하면, 지구 방향에서의 거리 및 속도 변화로부터, 상당히 정확한 궤도를 계산할 수 있다. 이 측정을 위해서는 최소 3일, 정밀도를 높이기 위해서는 며칠 동안은 궤도 제어에 관련된 이온 엔진 등은 사용할 수 없다. 장거리가 되면 오차가 커져, 3억 km 앞에서는 수백 km의 오차가 된다.

:; 광학 항법

:: 광학 항법은 광학 항법 카메라에서 얻은 영상을 통해 주로 사상자의 방향 및 위치를 파악하는 데 사용되며, 자전 방위 및 위치 계산에도 이용 가능하다.

광학 복합 항법에서는 상기의 각종 데이터를 수집하여 지구에서 기하학적 분석을 함으로써, 하야부사의 위치 및 방향, 사상자의 위치 및 방향, 그리고 각각의 운동 벡터와 속도가 구해진다.

; 지형 항법

사상자의 모양을 미리 특징점으로 기억해 두고, 지구 측에서 X, Y, Z 3축 좌표를 지정함으로써, 하야부사 자신이 사상자의 위치를 이미지 인식하는 것이 가능하게 되었다.[171]

7. 미션 연표

2003년


  • 5월 9일 13시 29분 25초 (이하 JST): 우치노우라 우주 공간 관측소에서 M-V 로켓 5호기로 발사. "하야부사"로 명명.[172]
  • 5월 27일: 이온 엔진 "μ10"(IES) 동작 시험 시작.[174][175]
  • 6월 - 7월: IES 동작 시험 지속.[176]
  • 9월: 추진 시간 1,000시간 돌파.
  • 11월 4일: 관측 사상 최대 규모 X28 태양 플레어 조우.[177] 태양 전지 패널 열화, 발전 출력 저하.

2004년

  • 3월 14일: IES 정지.
  • 5월 19일: 이온 엔진 병용 지구 스윙바이(EDVEGA) 세계 최초 성공.[178]
  • 10월: 태양광 패널 발전 출력 저하로 통신 시간대 이온 엔진 1기 정지, 전력 통신기에 융통.
  • 12월 9일: 이온 엔진 누적 가동 시간 2만 시간 돌파.

2005년

  • 2월 18일: 원일점(1.7천문 단위) 통과.
  • 7월 29일 - 30일, 8월 8일 - 9일, 8월 12일: 스타 트래커(별 자세계)로 소행성 "이토카와" 촬영.
  • 7월 31일: 반작용 휠(RW) 3기 중 x축 담당 1기 고장.[179] 남은 2기로 자세 유지 기능 전환.[180]
  • 8월: RW 고장 대응으로 잠시 IES 가속 중단.
  • 8월 28일: 이온 엔진 정지.
  • 9월 4일: 이토카와 형상 최초 촬영.
  • 9월 12일: 이토카와 20 km 위치(게이트 포지션) 도달, 랑데부 성공.
  • 9월 30일: 이토카와 약 7km 위치(홈 포지션) 접근.
  • 10월 2일 23시 8분: y축 반응 휠 정지. RCS 병용 자세 제어.
  • 10월 28일: 귀환용 추진제 확보 위해 소비 절약 결정.
  • 11월 4일: 1차 리허설 강하, 자율 항법 기능 문제로 중단.
  • 11월 9일: 2차 리허설 강하, 고도 75 m 접근. 타겟 마커 분리.
  • 11월 12일: 3차 리허설 강하, 고도 55 m 접근. 탐사선 "미네르바" 투하 실패.
  • 11월 20일: 고도 약 40 m에서 타겟 마커 분리. 1차 터치다운 시도, 약 30분간 착륙. 탄환 발사 안됨.
  • 11월 26일: 2차 터치다운 시도, 1초간 착륙 후 즉시 이탈. B계열 2번 스러스터 히드라진 누설.
  • 11월 27일: 화학 추진 스러스터 분사 시도 실패. 자세 제어 스러스터 2계통 모두 추력 저하.
  • 11월 28일: 통신 두절.
  • 11월 29일: LGA 저속 통신 회복.[190]
  • 12월 2일: RCS 사용 재시도, 작은 추력만 관측.
  • 12월 3일: 스핀 축, 태양 방향 30도 엇갈림 확인.[191]
  • 12월 4일: 제논 가스 직접 분사, 자세 제어 성공.[192] MGA 256 bps 통신 회복.
  • 12월 7일: 11월 26일 착륙 시퀀스 중 탄환 발사 중지 명령 발견.[193][194][195]
  • 12월 8일: 미소스리 운동 시작, 통신 두절.[196]
  • 12월 14일: 지구 귀환 예정 2010년 6월로 연기.[197][198]

2006년

  • 1월 23일: LGA 저속 통신 전파 수신.
  • 1월 26일: "1비트 통신"으로 상황 파악.[199]
  • 2월 25일: LGA 8 bps 텔레메트리 데이터 수신 가능.
  • 3월 4일: MGA 32 bps 텔레메트리 데이터 수신 가능.
  • 3월 6일: 위치, 속도 특정.
  • 3 - 4월: 베이킹 작업.
  • 5월 31일: 이온 엔진 B・D 기동 시험 성공.
  • 7월: 솔라 세일 운용 전환.[200]
  • 7 - 9월: 채취 시료 용기 격납 작업용 리튬 이온 충전지 충전.

2007년

  • 1월 17일: 채취 시료 용기 격납 작업 시작, 18일 새벽 완료.[201][202]
  • 4월 20일: 스러스터 B・D 2기 동시 운용에서 D 단독 운용 변경.[203]
  • 4월 25일: 지구 귀환 대비 순항 운용 시작.[204]
  • 7월 28일: 스러스터 C 이온 엔진 추력 발생, D 정지 후 C 단독 운전 전환.[206]
  • 10월 18일: 복귀 1기 궤도 변환 완료.

2008년

  • 2월 28일: 3번째 원일점 통과(1.63 AU).[208]

2009년

  • 2월 4일: 이온 엔진(스러스터 D) 사용, 동력 비행(복귀 2기 궤도 변환) 시작.[209]
  • 8월 13일: 이온 엔진 정지, 세이프 홀드 모드 이행.
  • 9월 10일: 원일점 통과.
  • 9월 26일: 이온 엔진 사용, 동력 비행 재개.
  • 11월 4일: 스러스터 D 자동 정지.[211]
  • 11월 11일: 스러스터 A 중화기, 스러스터 B 이온원 연결, 복합 모드 운용 시작.[212][213]
  • 12월 27일: 이온 엔진 정지.

2010년

  • 1월 13일: 지구 인력권 내 통과.
  • 2월 26일: 달보다 안쪽 통과.[214]
  • 3월 5일: 대지 고도 약 16만 km 통과.
  • 3월 20일: 대지 고도 약 4.6만 km 통과.[215]
  • 3월 27일: 복귀 2기 궤도 변환 종료.
  • 4월 4일: 지구 외연부 정밀 유도(TCM-0, 4월 6일까지).
  • 5월 1일: 정밀 유도 보정(TCM-1, 5월 4일까지).
  • 5월 12일: 스타 트래커, 지구와 달 포착.
  • 5월 23일: 지구 외연부 정밀 유도(TCM-2, 5월 27일까지).
  • 6월 2일: 오스트레일리아 정부, 우메라 출입 제한 구역 캡슐 낙하 허가.
  • 6월 3일: 궤도 보정(TCM-3, 6월 5일까지).
  • 6월 9일: 상세 유도(TCM-4, 12시 30분 - 15시).
  • 6월 13일
  • * 15시 6분: 스바루 망원경 하야부사 촬영.[216][217]
  • * 19시 51분: 캡슐 분리.[218][219]
  • * 22시 2분경: 지구 촬영.
  • * 22시 27분경: 통신 두절.[217]
  • * 22시 51분경: 대기권 재돌입.[100][217]
  • * 22시 56분: 캡슐 비콘 수신, 낙하산 확인.[217]
  • * 23시 8분경: 캡슐 착륙 추정.[217]
  • * 23시 56분: 캡슐 발견.[100][235][236][237]
  • 6월 14일: 캡슐 회수.[103]
  • 7월 5일: JAXA, 캡슐 내 샘플 컨테이너에서 육안 확인 가능 직경 1 mm 정도 미립자 십여 개, 샘플 캐쳐 A실 내벽 직경 10um 정도 미립자 2개 현미경 확인 발표.[252]
  • 11월 16일: A실 회수 미립자 중 약 1,500개 암석질, 이토카와 기원 판단, 11월 16일 공표.[104]

8. 과학적 성과

2010년 11월 16일, 우주항공연구개발기구(JAXA)는 하야부사가 회수한 샘플 캡슐 내부를 조사한 결과, 대부분의 입자가 이토카와에서 유래한 것임을 확인했다.[86] 주사 전자 현미경으로 분석한 결과, 약 1,500개의 암석 입자가 발견되었다.[87] 이후 추가 분석 및 광물 조성 비교 연구를 통해, 이 입자들은 지구 밖에서 온 것이며, 이토카와에서 유래했다는 사실이 밝혀졌다.[88]

일본 과학자들은 하야부사가 가져온 샘플의 조성이 지구의 암석보다 운석과 더 유사하다는 것을 발견했다. 샘플의 크기는 대부분 10 마이크로미터 미만이었다.[89] 이 물질은 하야부사의 원격 감지 장비로 얻은 이토카와의 화학적 구성 지도와 일치했다. 연구자들은 하야부사 샘플에서 감람석과 휘석 성분을 발견했다.

샘플에 대한 추가 연구는 연구자들이 입자 오염을 방지하기 위한 특별 처리 절차를 개발하면서 2011년까지 진행되지 않았다.

2013년, 우주항공연구개발기구(JAXA)는 회수된 1500개의 외계 입자가 감람석, 휘석, 사장석, 황철석으로 구성되어 있다고 발표했다. 입자 크기는 약 10 마이크로미터였다.[90] JAXA는 SPring-8에서 결정 구조를 조사하는 등, 샘플에 대한 상세한 분석을 수행했다.[91]

2011년 8월 26일, ''사이언스''는 하야부사가 수집한 먼지에 대한 연구 결과를 담은 6개의 논문을 발표했다.[92] 과학자들은 이토카와에서 채취한 먼지를 분석하여, 이 먼지가 원래 더 큰 소행성의 일부였을 가능성이 있다고 밝혔다. 소행성 표면에서 수집된 먼지는 약 800만 년 동안 그곳에 노출된 것으로 추정된다.[92]

이토카와에서 채취한 먼지는 "운석을 구성하는 물질과 동일하다"는 것이 밝혀졌다.[92] 이토카와는 S형 소행성으로, 그 구성은 LL 콘드라이트와 일치한다.[93]

9. 수상 및 기록

하야부사 프로젝트는 그 성과를 인정받아 다음과 같은 상을 받았다.

시기상 이름주최비고
2006년 5월미국 우주 협회 Space Pioneer Award미국 우주 협회"하야부사" 프로젝트
2006년 7월성운상 자유 부문제45회 일본 SF 대회"MUSES-C 하야부사 샘플 리턴 미션에서의 이토카와 착륙"
2007년 4월문부과학대신 표창 과학기술상(연구 부문)문부과학성"하야부사의 이토카와로의 강하 및 착륙 및 과학 관측에 관한 연구"
2007년 7월미국 항공 우주 학회 최우수 논문상미국 항공 우주 학회논문 "Powered Flight of HAYABUSA in Deep Space" (AIAA Paper 2006-4318)
2007년 9월국제 전기 추진 학회 최우수 논문상전기 로켓 추진 학회논문 "Asteroid Rendezvous of HAYABUSA Explorer Using Microwave Discharge Ion Engines" (IEPC-2005-10)
2010년 5월국제 우주 항행 아카데미 창립 50주년 기념 로고국제 우주 항행 아카데미우주 개발사를 대표하는 사진 중 하나로 "이토카와에 비치는 하야부사의 그림자" 채택[272][273]
2010년 10월기쿠치 칸상일본 문학 진흥회"하야부사" 프로젝트 팀, "일본의 과학 기술력을 세계에 알리고, 국민에게 희망과 꿈을 주었다"
2011년폰 브라운상National Space Society영어
2011년 5월 23일기네스 세계 기록기네스 세계 기록사상 처음으로 소행성에서 물질을 가져온 탐사선으로 인증[274] (인증서[275]는 6월 2일 도착)
2011년 7월성운상 자유 부문제50회 일본 SF 대회"탐사선 하야부사(제20호 과학 위성 MUSES-C)의 지구 귀환"
2011년 12월"2011년의 10대 발견"사이언스 (미국 과학 진흥 협회 발행)



하야부사는 다음과 같은 세계 최초 기록들을 세웠다.


  • 마이크로파 방전형 이온 엔진 운용
  • 우주용 리튬 이온 2차 전지 운용
  • 이온 엔진을 병용한 지구 스윙바이
  • 달 이외의 천체로부터의 지구 귀환 (고체 표면에 착륙을 수반하는 천체 간 왕복 항행)
  • 달 이외의 천체 고체 표면으로부터의 샘플 리턴
  • 지구와 달 이외의 천체로부터의 이륙 (착륙과 이륙으로서는 최소의 천체)


또한, 다음과 같은 세계 최장/최원 기록도 가지고 있다.

  • 원일점(1.7 AU)을 통과하여, 이온 엔진을 탑재한 우주선으로서는 태양으로부터 가장 멀리 도달.[276]
  • 광학적인 수법에 의해, 자력으로 사상 가장 먼 천체에 접근·도달·착륙·이륙
  • 가장 긴 기간을 항행하여 지구로 귀환한 우주선 (2,592일간)
  • 가장 긴 거리를 항행하여 지구로 귀환한 우주선 (60억 km, 확인 중)[277]
  • 가장 긴 시간 동안 동력 비행을 한 우주선 (확인 중)[277]

10. 대중 문화에 미친 영향

하야부사 미션의 성공은 일본 사회에 큰 감동과 영감을 주었으며, 영화, 애니메이션, 소설 등 다양한 콘텐츠로 제작되었다.

일본에서는 여러 영화사들이 하야부사 탐사선의 이야기를 바탕으로 한 장편 영화 제작을 발표했다. 그중 일부를 소개하면 다음과 같다.



레고는 Cuusoo 웹사이트를 통해 ''하야부사'' 모델을 출시했다.[96]

특촬물 시리즈인 ''가면라이더 포제''에는 ''하야부사''에 대한 언급이 많이 등장한다.

이 외에도 플라네타륨 프로그램, 서적, 일본술, 프라모델 등 다양한 상품들이 제작되어 판매되었다.[328]

11. 후속기

하야부사(MUSES-C) 발사 이전부터 MUSES-C 후속기 구상은 있었으며, 소행성 탐사 포럼(MEF)에서는 후속기 임무에 대해 소행성족(코로니스족 또는 니사족)에 속하는 복수의 소행성이나, 스펙트럼이 알려진 지구 근접 천체(NEO) 복수를 탐사하는 안 등 다수의 안이 검토되었다.[282][283]

2011년 5월 12일, 하야부사의 개량기인 하야부사2가 2014년에 발사되어 지구 근접 소행성 류구를 탐사하는 계획이 발표되었다. 2014년 12월 3일에 발사되어 2018년에 류구에 도착, 2020년에 귀환하는 계획이 수립되었고[106][107], 계획대로 실행되었다.

하야부사2 이후에는 보다 대형·고성능인 "하야부사 Mk.II(마크 2)", "하야부사 Mk.II"를 유럽 우주국과 공동 개발한다는 Marco Polo Mission|마르코 폴로영어 등의 구상이 있다.

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[280] 뉴스 採取システム愛媛産 小惑星探査機「はやぶさ」 矢島さん（新居浜・住友重機）ら開発 県内企業加工 http://kos21.co.jp/k[...] 2010-11-21
[281] 간행물 特別付録 ドキュメントはやぶさ 日経BPコンサルティング
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[284] 뉴스 奇跡生んだ粘りと技術…「はやぶさ」帰還 http://www.yomiuri.c[...] 2010-06-14
[285] 뉴스 迷子－満身創痍－最後は燃え尽き… けなげ「はやぶさ君」に共感広がる http://sankei.jp.msn[...] 2010-06-14
[286] 뉴스 はやぶさ帰還に感動「息子のよう」「日本の誇り」 http://www.yomiuri.c[...] 2010-06-14
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[332] 뉴스 「はやぶさ」止まらぬ人気、「故郷」ツアー大盛況 http://www.yomiuri.c[...] 2010-07-21
[333] 웹사이트 プロダクション・ノート http://movies.foxjap[...] 20世紀フォックス 2012-03-13
[334] 뉴스 「架空の役がまずかった?」スタートでいきなりつまづいた映画『はやぶさ』シリーズ https://www.cyzo.com[...] 2012-03-13
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