지오토 (우주선)

3. 임무 수행

1985년 7월 2일 프랑스령 기아나의 기아나 우주 센터에서 아리안 1 로켓에 의해 발사되었다. 1986년 3월 14일 핼리 혜성의 핵에서 596킬로미터까지 접근하여 사진 등을 촬영했으나, 먼지와의 충돌로 최접근 직후 카메라가 고장나 영상 전송이 중단되기도 했다. 하지만 최접근 촬영에는 성공했고, 3월 15일 02:00(UTC)에 관측 장비의 전원이 꺼졌다.^[3]

1990년에는 재가동되어 (카메라는 고장났지만, 그 외의 관측 장치는 대부분 무사했다) 7월 2일에 지구로 스윙바이를 실시했다.^[1] 1992년 7월 10일에는 그리그-셰렐럽 혜성 (26P/Grigg-Skjellerup)에 약 200킬로미터까지 접근하여 데이터를 관측했고, 7월 23일 다시 전원이 꺼졌다. 1999년 지구에 접근했지만, 지상으로부터의 신호에는 반응하지 않았다.^[1]

원래 ''지오토''를 동반할 미국의 탐사선이 계획되었으나, NASA의 예산 삭감으로 무산되었다. ''지오토''의 근접 비행 시점에 맞춰 우주 왕복선에 관측 장비를 싣는 계획도 있었지만, ''챌린저'' 참사로 인해 무산되었다.

이후 계획은 ''지오토'', 소련의 베가 프로그램에서 발사된 2기의 탐사선, 그리고 일본의 ''사키가케''와 ''스이세이'' 탐사선을 포함한 5기의 우주 탐사선으로 구성된 협력 작전으로 변경되었다. 이 협력하는 탐사선 그룹은 핼리 함대로 알려지게 되었다.

1980년 유럽 우주국(ESA)의 승인을 받은 이 임무는 1985년 7월 2일 쿠루에서 아리안 1 로켓 (V14 비행)에 실려 발사되었다. 이 우주선은 다름슈타트 (당시 서독)에 있는 유럽 우주국 ESOC 시설에서 제어되었으며, 초기에는 정지 천이 궤도(GTO)에 진입한 후 근지구 단계(NEP)를 거쳐 만남을 위한 장거리 순항 단계로 진입했다.

3. 1. 핼리 혜성 탐사 (1986년)

이 탐사는 유럽, 소련, 일본의 국제 협력 (핼리 함대)으로 이루어졌다. 유럽 우주국(ESA)은 핼리 혜성의 코마 내부로 진입하여 '''혜성핵'''을 근접 촬영하는 핵심적인 임무를 수행했다.^[3]

소련의 베가 1호는 1986년 3월 4일 핼리 혜성의 핵 이미지를 처음으로 전송했고, 3월 6일에는 8,889km까지 근접 비행했다. 뒤이어 베가 2호도 3월 9일 근접 비행을 수행했다.^[1]

지오토는 핼리 혜성에 접근하면서 먼지 입자와 충돌하여 자세가 불안정해지고 안테나 방향이 틀어지는 문제가 발생했지만, 32분 후 자세를 회복하고 데이터 수집을 재개했다.^[2] 또 다른 충돌로 핼리 다색 카메라는 파괴되었지만, 이미 혜성 핵의 근접 촬영 사진을 전송한 후였다.^[2]

지오토 탐사선은 혜성 핵에서 분출되는 먼지와의 충돌을 막기 위해 진행 방향에 장갑판을 설치했다. 영상은 본체 옆, 장갑판 바깥쪽에 설치된 거울에 비친 모습을 본체 내부 카메라로 촬영하는 방식으로 얻어졌다.^[3]

최접근 이후 1986년 3월 15일 02:00(UTC)에 관측 장비의 전원이 꺼졌다.^[3]

3. 2. 지구 스윙바이 (1990년)

1990년 7월 2일에 지구로 스윙바이를 실시했다.^[1]

3. 3. 그리그-스켈레럽 혜성 탐사 (1992년)

지오토는 1992년 7월 10일 그리그-스켈레럽 혜성에 약 200km 거리까지 접근하여 통과했다. 이후 1992년 7월 23일에 다시 작동이 중지되었다.

3. 4. 두 번째 지구 스윙바이 (1999년)

1999년에 지오토는 지구에 접근했지만, 지상으로부터의 신호에 반응하지 않아 재활성화되지 않았다.^[1]

4. 과학적 성과

핼리 혜성 핵은 어둡고 땅콩 모양이며, 길이는 15km, 폭은 7~10km이다. 표면의 10%만 활성화되어 있고, 햇빛이 비치는 면에서 최소 3개의 가스 분출 제트가 관찰되었다. 혜성은 45억 년 전 성간 먼지 입자에 응축된 휘발성 물질(주로 얼음)로부터 형성되었고, 이후 거의 변하지 않았다.^[4]

핼리 혜성에서 방출된 물질의 측정 부피는 다음과 같다:

지오토는 핼리 혜성의 핵이 어둡다는 것을 발견했으며, 이는 두꺼운 먼지 덮개를 시사한다.^[4] 핵 표면은 거칠고 다공성이며, 밀도는 0.3g/cm³에 불과했다.^[4]

방출된 물질의 양은 초당 3톤이며,^[7] 7개의 제트가 장기간에 걸쳐 혜성을 흔들리게 했다.^[4] 방출된 먼지는 대부분 담배 연기 입자 크기이며, 질량은 10 ag에서 0.4g이다. 지오토에 충돌하여 회전시킨 입자의 질량은 측정되지 않았지만, 0.1g에서 1g 사이로 추정된다.^[4]

두 종류의 먼지가 관찰되었다. 하나는 탄소, 수소, 질소, 산소를 포함하고, 다른 하나는 칼슘, 철, 마그네슘, 실리콘, 나트륨을 포함했다.^[4]

질소를 제외한 혜성의 가벼운 원소(수소, 탄소, 산소)의 풍부도 비율은 태양과 동일했다. 이는 핼리 혜성의 구성 요소가 태양계에서 가장 원시적인 것 중 하나임을 시사한다. 플라스마 및 이온 질량 분석기는 핼리 혜성이 탄소 함량이 높은 표면을 가지고 있음을 보여주었다.

5. 의의 및 평가

지오토는 핼리 혜성에 가장 근접하여 접근했으며, 이 혜성에 대한 최고의 데이터를 제공했다.

지오토는 다음과 같은 업적을 최초로 달성한 우주선이었다.

• 혜성 핵의 상세한 사진을 제공했다.
• 두 혜성의 근접 비행을 수행했다. 젊고 활동적인 혜성 핼리 혜성은 늙은 혜성 그리그-스키옐러프 혜성과 비교될 수 있었다.
• 행성간 공간에서 귀환하여 지구 스윙바이를 수행했다.
• 동면 모드에서 재활성화되었다.
• 지구를 중력 보조로 사용했다.

참조

_[1] 웹사이트 Giotto Whipple shield https://www.esa.int/[...] 2022-01-21
_[2] 웹사이트 Giotto – PSA – Cosmos https://www.cosmos.e[...] 2022-01-19
_[3] 웹사이트 ESA Science & Technology – Instruments https://sci.esa.int/[...] 2022-01-19
_[4] 웹사이트 ESA Science & Technology: Halley http://sci.esa.int/s[...] ESA 2006-03-10
_[5] 논문 Is the nucleus of Comet Halley a low density body?
_[6] 논문 On the density of Halley's comet 1989-11
_[7] 논문 Dust density and mass distribution near comet Halley from Giotto observations 1986-05-15