제24호 과학위성 아카츠키

3. 궤도 재진입 및 관측 임무

2011년 9월 7일 오전 11시 50분(일본 시간), 궤도 투입용 스러스터(OME, Orbit Maneuvering Engine) 사용 가능 여부 및 OME 사용 시 자세 흐트러짐 등을 조사하기 위한 1차 OME 테스트 분사(분사 시간 2초)가 실시되었다. 9월 9일, JAXA는 1차 OME 테스트 결과 OME의 추력이 예상의 약 1/9 수준이었다고 발표했다. 이 결과를 바탕으로 9월 14일 2차 OME 테스트 분사(5초)가 OME 분사 상황 재확인을 목적으로 실시되었다. 9월 15일, JAXA는 2차 OME 테스트 결과 OME 추력이 1차 테스트와 동일한 수준임을 발표했다. 이로 인해 당초 계획된 금성 주회 궤도 투입은 어렵다는 것이 확인되었다. 그러나 OME 대신 자세 제어용 엔진(RCS, Reaction Control System)을 사용하는 경우에도 궤도 투입 시기는 2015년 11월로 계획되었다.^[62]

2011년 9월 30일, JAXA는 OME 연소기 사용을 포기하고, 향후 자세 제어용 엔진(RCS)을 이용한 궤도 제어를 실시하며, RCS 운용을 위해 산화제를 전량 투기한다고 보고했다.^[63]

2011년 10월 26일, JAXA는 우주 개발 위원회에 "아카츠키" 현황과 금성 재회합을 위한 궤도 제어 운용에 대해 보고했다. 보고에 따르면, OME용 산화제 투기는 10월 6일(6분), 12일 및 13일(각각 9분)에 계획대로 성공적으로 실행되었다. 또한 자세 제어 엔진 RCS를 사용한 운용 계획도 보고되었는데, 2011년 11월 1일에 Δ90 m/s, 10일에 Δ90 m/s, 21일에 과거 2회 보정을 포함하여 Δ70 m/s의 궤도 제어를 실시할 것이라고 밝혔다. 11월 1일, 1차 궤도 제어 실시 결과 회견에서 자세 제어 엔진 RCS 분사 시간은 9분 48초였으며, 텔레메트리 데이터 분석 후 차기 계획 상세를 결정한다고 보고되었다. 11월 10일, JAXA는 2차 궤도 제어에 관한 발표에서 13시 37분부터 544초(9분 4초) 동안 실시했다고 보고했다. 동시에 1차 궤도 제어 실시 시간은 587.5초(9분 47.5초)였다고 밝혔다. 11월 21일, JAXA는 3차 궤도 제어에 관한 발표에서 13시 57분부터 342초(5분 42초) 동안 실시했다고 보고했다.

2012년 1월 31일, 우주 개발 위원회 조사 부회는 "아카츠키"의 금성 주회 궤도 투입 실패 원인 규명 및 향후 대책에 대한 조사 심의 보고를 우주 개발 위원회에 제출했다.^[64] 같은 날, JAXA는 지금까지의 조정을 정리한 후 향후 운용 방침을 우주 개발 위원회에 보고했다. 조정 결과, 2015년에 금성에 재회합할 수 있는 궤도를 비행 중이며, 금성 주회 궤도 재투입을 포함하여 향후 보조 가압을 전혀 할 수 없는 경우에도 RCS 운용이 가능한 상태가 되었다. 탐사선 수명을 고려하여 2015년 이후 금성 주회 궤도 재투입을 검토하고 있으며, 이를 위해 각종 조정 및 시험이 계속되었다.^[65]

2015년8월 5일, JAXA는 7월 17일, 24일, 31일 3회에 걸쳐 총 7분 30초 동안 자세 제어용 엔진을 분사하여, 재투입 시기를 11월에서 12월로 변경하는 궤도 수정을 실시했고,^[66][67] 8월 2일까지의 관측 결과 목적한 궤도 수정에 성공했다고 발표했다.^[68]

2015년 8월 31일, JAXA는 "아카츠키"가 태양에 가장 가까워지는 근일점을 통과했다고 발표했다.^[69] JAXA는 약 1개월에 걸쳐 기체가 무사한지 확인했다.^[69]

JAXA는 2015년 12월 7일 8시 51분부터 '아카츠키'의 금성 궤도 진입을 위해 자세 제어용 엔진(RCS) 분사를 계획대로 약 20분간 실시하여, 필요한 분사 시간을 확보했음을 확인했고,^[70] 12월 9일에 금성 궤도 진입을 확인했다.^[30][31][32]

2016년4월 4일, 추가 궤도 수정을 실시하여 4월 8일 성공을 확인했다.^[33] 이 궤도 수정으로 관측 기간이 당초 예정했던 800일에서 2000일로 연장되었다.^[33]

2016년 12월 9일, 탑재된 5개 카메라 중 1μm 카메라(IR1)와 2μm 카메라(IR2) 두 대에서 전류값 불안정 문제가 발생했고, 다음 날에는 스위치가 켜지지 않았다. 원인은 기기 열화 가능성이 높은 것으로 추정된다.^[71] 2017년 3월 3일, JAXA는 이들 카메라를 이용한 과학 관측을 중단하고, 복구를 위해 지상 검토와 함께 정기적으로 양쪽 카메라 스위치를 켜는 명령을 전송한다고 발표했다.^[71] 단, IR1, IR2를 제외한 3개 카메라(중간 적외선 카메라, 자외선 이미저, 번개·대기광 카메라)는 정상적으로 관측을 계속하고 있다.^[71]

2018년 4월, 정규 운용을 종료하고 연장 운용에 들어갔다.^[72] 2021년 시점에서도 관측을 계속하고 있다.^[73]

3. 1. 주요 관측 장비

• 번개 및 대기광 카메라 (LAC): 가시광선 (552–777 nm)에서 번개를 관측한다.
• 자외선 영상 장치 (UVI): 이산화황과 같은 특정 대기 가스의 분포를 자외선 파장(283–365 nm)에서 연구한다.
• 장파 적외선 카메라 (LIR): 구름이 열을 방출하는 파장에서 고고도 구름의 구조를 연구한다 (10 μm).
• 적외선 1 μm 카메라 (IR1): 금성 표면에서 방출되는 열 방사선 (0.90–1.01 μm)을 야간에 촬영하여 활화산 존재 여부를 연구한다. 주간에는 중간 구름에 반사된 태양 근적외선 (0.90 μm)을 감지했으나, 2016년 12월 이후 전자 고장으로 관측이 불가능해졌다.^[16]
• 적외선 2 μm 카메라 (IR2): 밤에 표면과 더 깊은 대기에서 방출되는 열에 대한 하층 구름의 불투명도를 연구했다 (1.74–2.32 μm). 주간에는 구름 상단의 고도를 추론하는 데 사용할 수 있는 2.02 μm에서 이산화 탄소(CO₂) 밴드를 감지했다. 2016년 12월 이후 전자 고장으로 관측이 불가능해졌다.^[25]
• 초안정 발진기 (USO): 전파 엄폐 실험을 수행한다. 탐사선에서 지구를 향해 송신되는 전파가 금성 대기를 스칠 때 전파의 주파수와 강도가 영향을 받는 것을 이용하여 대기층 구조를 조사한다.

3. 2. 관측 성과

4. 장비 문제 및 운영 현황

2016년 12월 9일부터 근적외선 1μm 및 2μm 카메라(IR1, IR2)는 전자 고장으로 인해 관측에 사용할 수 없게 되었다.^[16][25] 장파 적외선 카메라, 자외선 이미저, 번개 및 대기광 카메라는 정상적으로 작동하고 있다.^[25] 2018년 4월, 아카츠키는 정규 관측 단계를 마치고 연장 운용 단계에 들어갔다.^[26]

2024년 4월, 자세 제어의 정밀도 저하로 통신에 실패했다. 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 2024년 5월 29일, 우주선과의 교신 두절을 선언했다.^[74]

5. 의의

일본은 아카츠키를 통해 소련, 미국, 유럽에 이어 세계 4번째(단일 국가로는 3번째)로 금성 궤도 진입에 성공했다. 2015년 12월 궤도 진입 후, 아카츠키는 금성 대기에서 중력파를 발견했는데, 이는 아프로디테 테라 지역의 지형과 관련이 있는 것으로 보인다. 또한, 아카츠키는 금성의 낮고 중간 구름 지역에서 제트 기류와 유사한 '금성의 적도 제트' 현상을 관측했으며, 자외선 스펙트럼을 통해 구름 상층부의 적도 바람을 추적했다. 2018년에는 상층 구름과 중간 구름 사이에서 "복잡한 구름 덮개의 새롭고 수수께끼 같은 형태"를 발견했다. 2017년에는 금성 대기 구조에 대한 3D 지도를 발표했으며, 2019년에는 금성 중간 구름의 형태와 바람에 대한 첫 번째 결과를 발표하며 물과 같은 흡수체의 존재 가능성을 제시했다. 아카츠키는 자외선(280 nm)에서 중적외선 파장(10 μm)까지 데이터를 수집하고 있다. 2019년 7월까지 번개는 감지되지 않았다.

6. 홍보 활동

2009년 10월부터 2010년 1월까지 행성 협회와 JAXA가 공동으로 홍보 캠페인을 진행하여, 개인들의 이름과 메시지를 ''아카츠키''에 실을 수 있도록 했다. 이름과 메시지는 얇은 글씨로 알루미늄 판에 인쇄되어 ''아카츠키''에 실렸다. 26만 214명이 이 임무에 이름과 메시지를 제출했다. 우주선에는 약 90개의 알루미늄 판이 제작되었으며, 여기에는 보컬로이드 하츠네 미쿠와 그녀의 SD 캐릭터인 하츄네 미쿠의 이미지가 인쇄된 알루미늄 판 3개가 포함되었다.

2009년 10월의 정식 명칭 발표와 동시에, 공모한 이름과 메시지를 금성으로 보내는 캠페인 "전해 드립니다! 당신의 메시지 새벽의 금성으로"^[75]가 시작되었다. 휴대폰이나 컴퓨터의 이메일로 사이트에 메시지를 전송하면, '금성 탐사기 '아카츠키' 기념 탑승권'이라고 적힌 이미지가 첨부 파일로 회신되었다. 이 캠페인은 일본의 우주 탐사기에서는 노조미보다 먼저 실시되었지만, 아카츠키에서는 유명인과 단체의 메시지에 대해서는 친필 문장이나 일러스트를 탑재할 수 있도록 하는 등, 양보다 질을 중시했다^[76][77]。2010년 1월 마감까지 일본 국내외에서 26만 214명의 응모가 있었으며, 그 중 14만 8204명은 학교나 플라네타륨 등 단체 단위로 응모했다^[78]。특히 VOCALOID 하츠네 미쿠의 일러스트를 우주로 보내자는 팬 유지에 의한 운동에서는 1만 3849명이나 되는 메시지가 모였다^[76][78]。메시지는 기체 중심 조절용 밸런스 웨이트를 겸하고 있는 12cm × 8cm × 0.2mm의 알루미늄 플레이트 약 90장에 축소 인쇄되어, 베이킹 처리를 하여 탐사기의 3곳에 장착되었다^[76][78][79]。

아카츠키 미션 마스코트 캐릭터로서 "아카츠키 군"과 "킨세이 짱"이 있으며, 공식 사이트나 관련 상품 등에서 사용되고 있다.^[80][81]。아카츠키 군은 공식 Twitter에도 등장하여, 미션의 경과나 탑재 기기에 대해 설명하거나, 하야부사 형님(2010년 6월 13일까지)이나 이카로스 군, 미치비키 씨들과 대화하고 있다^[82]。

참조

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