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태양 관측 위성

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1. 개요

태양 관측 위성은 태양의 활동과 우주 환경을 연구하기 위해 개발된 인공위성이다. 1960년대에 개발된 궤도 태양 관측소(OSO) 시리즈는 휠과 세일 구조로 설계되었으며, 다양한 과학적 성과를 거두었다. OSO 프로그램은 고급 궤도 태양 관측소(AOSO) 프로그램으로 발전하려 했으나 예산 문제로 취소되었고, 솔윈드 위성과 같은 후속 프로그램으로 이어졌다.

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태양 관측 위성
개요
OSO-7 구성도
OSO-7 구성도
유형태양 관측 위성
운영 주체NASA
임무 기간1962년 - 1978년
상세 정보
발사체델타 로켓
궤도지구 저궤도
목적태양 연구
결과귀중한 태양 데이터 획득
OSO 시리즈
OSO 11962년
OSO 21965년
OSO 31967년
OSO 41967년
OSO 51968년
OSO 61969년
OSO 71971년
OSO 81975년

2. 역사

OSO 프로그램은 초창기 태양 관측 위성 개발에 중요한 역할을 수행했다. 이 프로그램은 1962년 OSO 1호 발사를 시작으로 1975년 OSO 8호까지 이어졌다.

OSO 위성들은 "휠"과 "세일"이라는 두 부분으로 구성된 독특한 설계를 가지고 있었다. 휠 부분은 회전하며 위성의 안정성을 확보했고, 세일 부분은 태양을 향해 고정되어 태양 관측 장비와 태양 전지판을 탑재했다.

하지만 개발 과정에서 몇 가지 사고도 있었다. 1964년에는 OSO B 위성이 점검 중 사고로 파손되었으나, 수리 후 OSO 2호로 발사되었다.[2] 1965년에는 OSO C 위성이 발사 과정에서 궤도 진입에 실패하고 대기권에서 소실되기도 했다.[3]

1960년대 중반에는 OSO 시리즈의 발전된 형태인 고급 궤도 태양 관측소(AOSO) 프로그램이 계획되었으나, 예산 문제로 취소되었다.[20]

궤도 태양 관측소 플랫폼을 사용하는 또 다른 위성인 솔윈드는 1979년 2월 24일에 발사되어, 미국 국방부 우주 시험 프로그램에서 운영했다. 1985년 9월 13일 ASM-135 ASAT 미사일 시험에서 파괴되었다.

2. 1. OSO 위성 목록

지정발사일재진입일주목할 만한 결과
OSO 1 (OSO A)1962년 3월 7일1981년 10월 7일[4]
OSO 2 (OSO B2)1965년 2월 3일1989년 8월 8일[5]
OSO 3 (OSO E1)1967년 3월 8일1982년 4월 4일[6]태양 플레어전갈자리 X-1의 플레어를 관측[7][8]
OSO 4 (OSO D)1967년 10월 18일1982년 6월 14일[9]
OSO 5 (OSO F)1969년 1월 22일1984년 4월 2일[10]14-200 keV 범위의 확산 배경 X선 방사선 측정[11][12]
OSO 6 (OSO G)1969년 8월 9일1981년 3월 7일[13]감마선 폭발과 일치하는 세 번의 경성 X선 관측[14]
OSO 7 (OSO H)1971년 9월 29일1974년 7월 8일[15]감마선 스펙트럼에서 태양 플레어 관측. 수집된 데이터를 통해 Vela X-1을 고질량 X선 쌍성으로 식별 가능[16][17]
OSO 8 (OSO I)1975년 6월 21일1986년 7월 8일[18]은하단 X선 스펙트럼에서 철 방출선 발견[19]


2. 2. 개발 과정

OSO 위성은 "휠"과 "세일" 두 부분으로 구성된 독특한 설계가 특징이다. 휠 부분은 회전하여 자이로 안정성을 제공하고, 세일 부분은 휠과 반대 방향으로 회전하며 태양을 향하도록 안정화되었다. 세일에는 태양 관측 장비와 태양 전지판이 탑재되었다. 휠과 세일 사이의 베어링은 우주의 진공 상태에서 윤활 없이 작동해야 하는 중요한 설계 요소였다. 또한 세일의 전력과 관측 데이터를 휠로 전달하는 역할도 수행했다. 휠 내부에는 추가 과학 장비가 배치되어 하늘과 태양을 주기적으로 관측했다.

1964년 4월 14일, OSO B 위성은 점검 중 사고를 겪었다. 케네디 케이프 커내버럴 공군 기지에서 델타 C 로켓 3단에 연결된 상태에서 정비공의 실수로 로켓이 점화되었다. 이 사고로 3명의 정비공이 사망하고 위성이 손상되었으나, 예비 부품과 새로운 부품으로 수리되어 1965년 2월 3일 OSO 2로 발사되었다.[2]

1965년 8월 25일 발사된 OSO C는 궤도 진입에 실패했다. 2단 연소까지는 정상이었으나, 3단 분리 전 로켓 모터가 조기 점화되는 문제가 발생했다. 이로 인해 3단의 추력이 감소하여 OSO 위성은 궤도 속도에 도달하지 못하고 대기권에 재진입하여 소실되었다. 이 실패는 이전 델타 C 발사에서 발생한 문제점을 수정한 3단 점화 메커니즘 때문으로 추정된다.[3]

1960년대 중반에는 OSO 시리즈의 발전된 형태인 고급 궤도 태양 관측소(AOSO) 프로그램이 개발되었다. AOSO는 극궤도 위성 시스템으로, X선에서 가시광선까지 다양한 파장의 태양 관측 장비를 탑재할 예정이었다. 그러나 예산 문제로 1965년에 취소되었고, 대신 OSO-I, OSO-J, OSO-K 위성이 계획되었다. 이 중 OSO-I 만이 OSO 8로 발사되었다.[20]

2. 3. 고급 궤도 태양 관측소 (AOSO)

Advanced Orbiting Solar Observatory의 엔지니어링 모델


'''고급 궤도 태양 관측소''' ('''AOSO''') 프로그램은 1960년대 중반 OSO 시리즈의 발전된 형태로 개발되었다. 극궤도 위성 시스템으로 구상된 이 우주선은 X선에서 가시광선에 이르는 감지기와 전자 이미징을 통해 태양과 그 주변 환경을 지속적으로 관측할 예정이었다. 그러나 예산 제약으로 인해 AOSO 프로그램은 1965년에 취소되었다. 이후 OSO-I, '''OSO-J''', '''OSO-K''' 위성으로 대체되었으나, 이 중 OSO-I (OSO 8)만 발사되었다.[20]

3. 과학적 성과

OSO 위성들은 태양과 우주 환경을 관측하여 다양한 과학적 성과를 거두었다. 주요 성과는 다음과 같다.

지정발사일재진입일주목할 만한 결과
OSO 1 (OSO A)1962년 3월 7일1981년 10월 7일[4]
OSO 2 (OSO B2)1965년 2월 3일1989년 8월 8일[5]
OSO 3 (OSO E1)1967년 3월 8일1982년 4월 4일[6]태양 플레어전갈자리 X-1의 플레어를 관측[7][8]
OSO 4 (OSO D)1967년 10월 18일1982년 6월 14일[9]
OSO 5 (OSO F)1969년 1월 22일1984년 4월 2일[10]14-200 keV 범위의 확산 배경 X선 방사선 측정[11][12]
OSO 6 (OSO G)1969년 8월 9일1981년 3월 7일[13]감마선 폭발과 일치하는 세 번의 경성 X선 관측[14]
OSO 7 (OSO H)1971년 9월 29일1974년 7월 8일[15]감마선 스펙트럼에서 태양 플레어 관측. 수집된 데이터를 통해 Vela X-1을 고질량 X선 쌍성으로 식별 가능[16][17]
OSO 8 (OSO I)1975년 6월 21일1986년 7월 8일[18]은하단 X선 스펙트럼에서 철 방출선 발견[19]


  • OSO 3: 태양 플레어전갈자리 X-1에서 발생하는 플레어를 관측했다.[7][8]
  • OSO 5: 14-200 keV 범위의 확산 배경 X선 방사선을 측정했다.[11][12]
  • OSO 6: 감마선 폭발과 일치하는 세 번의 경성 X선 관측을 기록했다.[14]
  • OSO 7: 감마선 스펙트럼에서 태양 플레어를 관측했으며, 수집된 데이터를 통해 Vela X-1을 고질량 X선 쌍성으로 식별할 수 있었다.[16][17]
  • OSO 8: 은하단 X선 스펙트럼에서 철 방출선을 발견했다.[19]


1960년대 중반에는 OSO 시리즈의 발전된 버전인 고급 궤도 태양 관측소(AOSO) 프로그램이 개발되었다. AOSO는 극궤도 위성 시스템으로, X선부터 가시광선까지의 감지기와 전자 이미징을 통해 태양과 주변 환경을 지속적으로 모니터링할 예정이었다. 그러나 예산 제약으로 인해 1965년에 취소되었고, OSO-I, OSO-J, OSO-K 위성으로 대체되었다. 이 중 OSO 8이 된 OSO-I만이 발사되었다.[20]

한편, OSO 플랫폼을 사용한 또 다른 위성인 솔윈드는 1979년 2월 24일에 발사되어 미국 국방부의 우주 시험 프로그램에서 운영되었다. 이 위성은 1985년 9월 13일 ASM-135 ASAT 미사일 시험에서 파괴되었다.

4. 기술적 특징

OSO 위성은 크게 두 부분으로 나뉜다. "휠"(Wheel) 섹션은 회전하여 자이로스코프와 같은 안정성을 제공한다. "세일"(Sail) 섹션은 휠의 회전 반대 방향으로 움직이며 태양을 향하도록 안정화되었다. 세일에는 태양 관측 장비와 함께 위성에 전력을 공급하는 태양 전지판이 탑재되었다.[2]

휠과 세일 사이의 베어링은 설계상 중요한 부분이었으며, 일반적인 윤활유 없이 우주의 진공 상태에서 수개월 동안 원활하게 작동해야 했다. 또한, 이 베어링은 세일의 전력과 태양 관측 장비의 데이터를 휠로 전달하는 역할도 수행했는데, 휠에는 우주선의 주요 기능 대부분이 위치했다.[2]

휠 내부에는 추가적인 과학 장비가 설치되어, 몇 초마다 하늘과 태양을 스캔하는 회전 반경 벡터를 관측했다.[2]

OSO B는 1964년 4월 14일 통합 및 점검 중 사고를 겪었다. 델타 C 로켓의 세 번째 단에 연결된 채 케네디 우주 센터의 스핀 테스트 시설 내에 있던 중, 정비공의 정전기로 인해 실수로 로켓이 점화되었다. 세 번째 단 모터가 작동하여 위성을 지붕으로 발사한 후 시설 구석으로 튕겨져 나갔고, 이 사고로 3명의 정비공이 사망했다. 위성은 손상되었지만, 프로토타입 부품, 예비 부품 및 새로운 부품을 조합하여 수리되었다. 이후 1965년 2월 3일에 발사되어 궤도에서 OSO 2로 명명되었다.[2]

OSO C는 궤도 진입에 실패했다. 1965년 8월 25일에 발사되었고, 두 번째 단 연소까지는 순조롭게 진행되었다. 그러나 세 번째 단 분리 전, 로켓 모터가 조기에 점화되는 문제가 발생했다. 이로 인해 자세 교란이 발생하고, 두 번째 단 원격 측정 손실이 발생했다. 세 번째 단은 분리되었지만 추력이 18% 감소하여, OSO 위성은 궤도 속도에 도달하지 못하고 대기권으로 재진입하여 소실되었다. 이 실패는 이전 델타 C 발사(1965년 7월 2일 TIROS 10)에서 발생한 기술적 문제 이후 세 번째 단의 점화 장치를 수정한 것이 원인으로 추정된다.[3]

지정발사일재진입일주목할 만한 결과
OSO 1 (OSO A)1962년 3월 7일
OSO 2 (OSO B2)1965년 2월 3일1989년 8월 8일[5]
OSO 3 (OSO E1)1967년 3월 8일1982년 4월 4일[6]태양 플레어전갈자리 X-1의 플레어 관측[7][8]
OSO 4 (OSO D)1967년 10월 18일1982년 6월 14일[9]
OSO 5 (OSO F)1969년 1월 22일1984년 4월 2일[10]14-200 keV 범위의 확산 배경 X선 방사선 측정[11][12]
OSO 6 (OSO G)1969년 8월 9일1981년 3월 7일[13]감마선 폭발과 일치하는 세 번의 경성 X선 관측[14]
OSO 7 (OSO H)1971년 9월 29일1974년 7월 8일[15]감마선 스펙트럼에서 태양 플레어 관측. 수집된 데이터를 통해 Vela X-1을 고질량 X선 쌍성으로 식별 가능[16][17]
OSO 8 (OSO I)1975년 6월 21일1986년 7월 8일[18]은하단 X선 스펙트럼에서 철 방출선 발견[19]



1960년대 중반, OSO 시리즈의 발전된 버전인 '''고급 궤도 태양 관측소''' ('''AOSO''') 프로그램이 개발되었다. AOSO는 극궤도 위성 시스템으로, X선부터 가시광선까지의 감지기와 전자 이미징을 통해 태양과 주변 환경을 지속적으로 관측할 예정이었다. 그러나 예산 문제로 1965년에 AOSO 프로그램은 취소되었고, OSO-I, '''OSO-J''', '''OSO-K''' 위성으로 대체되었다. 이 중 OSO 8이 된 OSO-I만이 발사되었다.[20]

5. 후속 프로그램 및 영향

OSO 프로그램은 이후 태양 관측 위성 개발에 큰 영향을 주었다. OSO 위성들이 축적한 기술과 경험은 후속 위성 개발의 기반이 되었으며, 태양 활동 연구에 대한 지속적인 관심을 불러일으켰다.

5. 1. 솔윈드 위성

궤도 태양 관측소 플랫폼을 사용하는 위성인 솔윈드는 1979년 2월 24일에 발사되었다. 미국 국방부의 우주 시험 프로그램에서 운영하였으며, 1985년 9월 13일 ASM-135 ASAT 미사일 시험으로 파괴되었다.[20]

참조

[1] 서적 From Jars to the Stars: How Ball Came to Build a Comet-Hunting Machine http://www.earthview[...] Earthview Media 2018-03-18
[2] 보고서 History of Orbiting Solar Observatory, OSO-2 https://ntrs.nasa.go[...] NASA Goddard Space Flight Center 1966-04
[3] 보고서 Delta Vehicle Flight Failure Report, Launch 33 https://ntrs.nasa.go[...] NASA Goddard Space Flight Center 1966-10
[4] 웹사이트 Trajectory Details OSO 1 https://nssdc.gsfc.n[...] 2014-09-05
[5] 웹사이트 Trajectory Details OSO 2 https://nssdc.gsfc.n[...] 2014-09-05
[6] 웹사이트 Trajectory Details OSO 3 https://nssdc.gsfc.n[...] 2014-09-05
[7] 웹사이트 The Third Orbiting Solar Observatory http://imagine.gsfc.[...] NASA 2014-09-05
[8] 뉴스 WATCH TO BE KEPT ON SUN http://nla.gov.au/nl[...] 1967-03-03
[9] 웹사이트 Trajectory Details OSO 4 https://nssdc.gsfc.n[...] 2014-09-05
[10] 웹사이트 Trajectory Details OSO 5 https://nssdc.gsfc.n[...] 2014-09-05
[11] 웹사이트 The Fifth Orbiting Solar Observatory http://imagine.gsfc.[...] NASA 2014-09-05
[12] 뉴스 Safeguard for spacemen http://nla.gov.au/nl[...] 1969-01-24
[13] 웹사이트 Trajectory Details OSO 6 https://nssdc.gsfc.n[...] 2014-09-05
[14] 웹사이트 The Sixth Orbiting Solar Observatory http://imagine.gsfc.[...] NASA 2014-09-05
[15] 웹사이트 Trajectory Details OSO 7 https://nssdc.gsfc.n[...] 2014-09-05
[16] 웹사이트 The Seventh Orbiting Solar Observatory http://imagine.gsfc.[...] NASA 2014-09-05
[17] 뉴스 IN BRIEF http://nla.gov.au/nl[...] 1972-10-02
[18] 웹사이트 Trajectory Details OSO 8 https://nssdc.gsfc.n[...] 2014-09-05
[19] 웹사이트 The Eighth Orbiting Solar Observatory http://imagine.gsfc.[...] NASA 2014-09-05
[20] 웹사이트 Advanced OSO https://nssdc.gsfc.n[...] NASA 2014-09-05



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