좌표: 69°22'03 ″S 32°20'53 ″E / 69.367621°S 32.348126°E / -69.367621; 32.348126

찬드라얀 프로그램

Chandrayaan programme
찬드라얀 프로그램
LVM3 M4는 2023년 7월 14일 찬드라얀-3와 함께 이륙합니다.
프로그램개요
나라인디아
조직ISRO
목적달 탐사
상황활동적인
프로그램 이력
비용.₹1,364크로어(1억 7천만 달러)
지속2003-현재[3]
첫 비행찬드라얀 1호, 2008년 10월 22일; 15년 전 (2008-10-22)
마지막 비행찬드라얀-3, 2023년 7월 14일; 4개월 전 (2023-07-14)
성공2
부분 고장1 (Chandrayaan-2)
런치사이트사티시 다완 우주센터
차량정보
발사차량

찬드라얀 프로그램(/ ˌ트 ʃʌ드르 əˈ어/ CHUN-dr ə-YANH)(산스크리트어: 인도ⓘ 달 탐사 계획()[4][5]은 인도 우주 연구 기구(ISRO)가 달 탐사를 위해 진행 중인 일련의 우주 탐사 계획입니다. 이 프로그램에는 달 궤도선, 임팩터, 소프트 랜더 및 로버 우주선이 포함됩니다.

착륙선과 로버, 총 2개의 궤도선으로 지금까지 3번의 미션이 있었습니다. 두 궤도선이 성공하는 동안 찬드라얀 2호 임무의 일부인 첫 착륙선과 탐사선이 표면에 추락했습니다. 두 번째 착륙선이자 탐사선인 찬드라얀 3호가 2023년 8월 23일 달에 성공적으로 착륙함으로써 인도는 달 남극 지역에 우주선을 성공적으로 착륙시킨 첫 번째 국가이자 소련, 미국, 중국에 이어 달에 연착륙한 네 번째 국가가 되었습니다.

배경

인도의 우주 프로그램은 초기에는 인간의 우주 비행이나 외계 임무와 같은 정교한 계획을 수행할 의도가 전혀 없이 시작되었습니다. ISRO가 PSLV와 같은 위성과 궤도 발사체를 만드는 능력을 개발한 후에야 2000년대 초 인도 최초의 달 탐사 우주 탐사 가능성이 제기됐습니다. 달 과학 임무에 대한 아이디어는 1999년 인도 과학 아카데미(IAS) 회의에서 처음 제기되었으며, 그 후 2000년 인도 우주 학회(ASI)가 진행했습니다.[6]

역사

첫 번째 미션

1999년 인도 과학 아카데미와 2000년 인도 우주 협회의 제안이 있은 직후, 국가 달 임무 태스크 포스(NLMTF)가 설립되어 ISRO와 전국의 인도 과학자 및 기술자들을 구성하여 타당성 조사를 수행했습니다. 그 후 연구 보고서는 다양한 분야의 100명의 과학자들로 이루어진 동료 그룹에 의해 검토되었습니다.[6] 제시된 권고사항은 다음과 같습니다.

  • 인도 달 탐사는 새로운 천년을 맞아 행성 탐사에서 몇 가지 흥미로운 임무를 고려하는 국제 과학계의 맥락에서 중요성을 띠고 있습니다.
  • ISRO는 상상력이 풍부한 Moon Mission을 개발하고 발사하는 데 필요한 전문 지식을 가지고 있으며 과거의 미션과는 다를 것입니다. 따라서 ISRO는 프로젝트 승인 및 구현을 진행해야 합니다.
  • 기술적, 과학적 이익 외에도 국가의 기초 과학 및 공학 연구에 필요한 추진력을 제공할 것입니다. 이 프로젝트는 젊은 인재들을 기초 연구 분야로 복귀시키는 데 도움이 될 것입니다.
  • 특히, 대학 과학자들은 이러한 프로젝트에 참여하는 것이 지적으로 보람이 있다고 생각할 것입니다. 이러한 맥락에서 과학적 목표는 기회의 발표 등을 통해 보다 광범위한 과학계의 다른 혁신적인 아이디어를 포함하도록 더욱 정교화되어야 할 것입니다.

우리가 그것을 감당할 수 있는지 여부가 아닙니다. 우리가 그것을 무시할 수 있는지 여부입니다.

— Krishnaswamy Kasturirangan, ISRO Chairman on the Chandrayaan-1 mission, BBC

2003년 8월 15일, 당시 총리 아탈 비하리 바즈파이는 350크로레(미화 4,[7][8]400만 달러)의 비용이 들 것으로 추정되는 프로젝트를 발표했습니다. 같은 해 11월, 정부는 표면의 광물학적, 화학적 지도를 수행할 궤도선으로 구성되는 찬드라얀 프로젝트를 승인했습니다.[9] A.P.J. 압둘 칼람 당시 대통령은 ISRO 사무실을 방문해 궤도선만으로는 충분하지 않을 것이라고 조언하고 지상에 투하할 수 있는 다른 기구를 제안했습니다. 그 조언에 따라, 과학자들은 그 프로젝트에 설계를 변경했고 MIP (Moon Impact Probe)라는 이름의 충격 탐사선을 포함시켰습니다.[10] MIP는 고도 100 km (62 mi)에서 투하될 계획이었으며, 표면의 근거리 이미지를 획득하고, 향후 연착륙 임무를 위한 원격측정 데이터를 수집하고, 달 대기의 구성요소를 측정할 것입니다.[11]

달 충돌 탐사선이 찬드라얀 1호와 통합되고 있습니다.

이 프로젝트에는 인도가 심우주 네트워크를 구축해야 했으며 전체 프로젝트 비용은 ₹360크로어(미화 4,500만 달러)가 들었습니다. 2008년 10월 22일, 찬드라얀 1호는 PSLV 로켓에 실려 성공적으로 발사되었습니다.[13] 지구로 향하는 기동과 달을 횡단하는 주사 후, 찬드라얀 1호는 11월 10일 달 궤도에 진입했고, 인도는 달 궤도를 도는 다섯 번째 국가가 되었습니다.[14] 4일 후인 11월 14일, 달 남극의 섀클턴 분화구 근처에 달 충돌 탐사선(MIP)이 충돌하여 인도는 달 표면에 도달한 다섯 번째 국가이자 달 남극에 도달한 첫 번째 국가가 되었습니다.[15] MIP는 달에 물이 존재한다는 것을 확인함으로써 가장 중요한 발견을 했습니다. 이 발견은 2009년 9월 24일 찬드라얀 1호 궤도선에 탑재된 NASA의 달 광물학 맵퍼 탑재체가 같은 사실을 확인하기 전까지 공개되지 않았습니다.[16] 이 임무는 2년 동안 지속될 예정이었으나 2009년 8월 28일 궤도선과의 연락이 두절되어 공식적으로 임무가 종료되었습니다.[17]

두번째 임무와 그 문제점들

찬드라얀 1호의 성공 이후, 이미 ₹425크로어(5300만 달러) 규모의 후속 임무가 계획되고 있었고, 2012년 발사 목표가 되었습니다. 압둘 칼람은 달의 남극 근처에 착륙하여 달의 물에 대해 더 연구하기 위해 로봇 침투를 수행하는 찬드라얀 2호 임무를 위해 인도와 미국의 협력을 제안했습니다.[20] 그러나 이미 2007년에 ISRO와 러시아 연방 우주국인 로스코스모스가 찬드라얀 2호 프로젝트에 따른 두 번째 달 임무를 위한 협정을 체결했습니다.[21]

러시아 협업 및 철수

합의에 따르면, ISRO는 탐사선의 발사, 궤도, 배치를 책임지고 러시아의 로스코스모스는 착륙선을 제공합니다.[22] ISRO의 우주선 설계는 2009년에 [23]완료되었고 탑재물도 최종 완성되었으며 발사는 2013년을 목표로 하였습니다.[24] 그 후 러시아가 달 착륙선에 사용될 유사한 부분의 기술적 문제를 드러낸 포보스-그룬트 임무의 실패로 착륙선 개발을 지연시키면서 프로젝트는 장애물에 부딪혔습니다.[25] 그 후 러시아는 착륙선의 질량이 증가함에 따라 탐사선의 질량을 감소시키기 위해 ISRO가 필요한 몇 가지 변경 사항을 제안했습니다. 지연된 일정과 위험을 수용하라는 러시아의 요청은 인도가 전체 프로젝트를 독립적으로 수행해야 한다는 것을 의미했습니다.[26] 2013년에 화성 이동 창이 도착하면서, ISRO는 화성 궤도선 임무를 위해 사용되지 않은 찬드라얀-2 궤도선 하드웨어를 용도 변경했습니다.[27]

착륙선의 토착화

러시아 협정이 결렬되면서 인도는 홀로 남겨졌고 이제 착륙선 기술 개발을 포함한 프로젝트에 대한 전적인 책임을 지게 되었습니다. 이를 위해 ISRO는 지름이 10m(33피트)이고 깊이가 3m(9.8피트)인 분화구로 Chandrayan-2의 달 착륙 지점을 모방했습니다. 이 사이트는 착륙선과 로버의 전자 장치를 테스트하는 데 사용되었습니다. 이 프로젝트는 현재 ₹600 크로어(미화 7,500만 달러)의 비용이 들 것으로 추정되었으며, 2018년 1분기에 GSLV MK-II에서 시작될 것으로 예상되었습니다.

카르나타카주 챌라케레주 도달루라티에 있는 ISRO가 달 표면을 모방해 만든 인공 분화구.

2018년, 이 임무는 ISRO가 우주선의 설계 변경과 착륙을 수행하기 전에 착륙선이 달 주위를 도는 다양한 시스템의 성능을 평가하는 기동의 변경에 이어 두 번째 지연에 직면했습니다. 이는 착륙선이 지정된 궤도에 도착한 후 직접 하강한다는 기존 계획과는 반대였습니다. 착륙선에 5번째 엔진을 추가하고, 착륙 다리의 직경을 늘리고, 추진제 탱크 2개를 추가하고, 동력, 구조, 열 제어를 위한 지원 시스템도 추가로 제공했습니다. 이로 인해 합성물의 질량이 크게 증가하여 GSLV Mk-II 차량을 업그레이드하기 위해 ISRO가 필요했지만, 과학자들은 개량된 Mk-II를 찬드라얀-2 탑재체로 시험 비행하는 것이 위험하다고 생각하여 더 능력 있고 이미 비행한 LVM3 차량을 선택했습니다.[30][31]

찬드라얀 2호의 비크람 착륙선이 게양됨

2019년 2월 착륙 시험 중, 착륙선은 시험을 위한 방향이 잘못되어 다리 2개에 경미한 부상을 입었고, 그 후 발사는 올해 2분기를 목표로 했습니다.[32] 2019년 7월 22일, 약 ₹800크로레 (1억 달러)의 가치가 있는 찬드라얀 2호가 마침내 LVM3에서 발사되어 10년 동안 임무에 영향을 미쳤던 여러 장애물에 종지부를 찍었습니다. 궤도 상승 기동과 최종적으로 달을 횡단하는 주입을 거친 후, 찬드라얀 2호는 8월 20일 달 궤도에 도달했습니다. 2019년 9월 6일, 지상으로 하강하는 동안 착륙선과의 접촉이 끊겼습니다. 회장 K의 말에 의하면요. Sivan, 착륙선은 의도된 궤도에서 벗어나기 시작했을 때 표면에서 겨우 2.1 km (1.3 mi) 위에 있을 때까지 예상대로 작동하고 있었습니다.[34] 4년 후, ISRO 회장 S. Somanath는 시간이 지남에 따라 오류가 누적되는 더 높은 추력을 생성하는 5개의 엔진의 존재, 실패의 세 가지 주요 원인을 밝혔습니다. 착륙선은 그렇게 빠른 속도로 회전할 것으로 예상되지 않았기 때문에 매우 빠르게 회전할 수 없었고, 마지막 이유는 500x500m의 작은 착륙 지점을 선택했기 때문에 착륙선이 오류의 여지가 적었기 때문입니다.[35]

찬드라얀-2 충돌 현장의 전후 이미지

연착륙 성공

찬드라얀 2호가 실패한 지 두 달 후, 이전에 궤도선이 더 큰 과학적 탑재물을 운반했던 것과 달리 착륙선과 탐사선을 임무의 주요 구성 요소로 하는 세 번째 임무가 제안되었습니다. ISRO는 추진 모듈, 착륙선, 로버 등이 포함된 찬드라얀 3호 프로젝트의 초기 자금으로 정부로부터 ₹75크로레(940만 달러)를 요청했습니다. 1년 후인 2020년 11월에 출시될 예정이었습니다.[36][37] 2019년 12월 19일, P Veeramuthubel이 임무의 책임자로 임명되었습니다.[38] 프로젝트 진행 중이었던 작업은 2020년 1월과 K입니다. Sivan은 이 프로젝트의 총 비용이 ₹615크로어(7,700만 달러)로 2021년 초에 발사될 수 있다고 밝혔습니다. 이후 3월, 정부는 발사가 2021년 상반기에 이루어질 수 있음을 확인했습니다.[40] 추가 추력을 유발한 찬드라얀 2호의 착륙선에 5번째 엔진을 추가했던 것은 이제 찬드라얀 3호의 설계에서 삭제되었습니다.[41] 찬드라얀 2호와 마찬가지로 ISRO가 이전에 건설한 분화구가 있는 달과 같은 장소가 악화된 Challakeere에서 착륙선에 대한 테스트가 수행될 예정이었습니다. 폭 10m(33피트), 깊이 3m(9.8피트)와 비슷한 크기의 분화구로 현장을 재현하는 데 총 24.2라크(30,000달러)의 ₹이 투입되었습니다.

2021년 초에 계획되었던 발사는 인도의 COVID-19 범유행으로 인해 2022년으로 연기되었습니다.[43] 팬데믹 이전에 준비된 추진 모듈은 테스트를 시작한 후 착륙선 및 로버 테스트를 수행할 예정이었지만 팬데믹으로 인해 프로젝트가 지연되어 잠정 출시일을 2022년 3분기로 미뤘습니다.[44] 착륙 다리 강화, 기구 즉흥 연주, 고장 방지 구성 및 추가 테스트를 통해 몇 가지 변경 사항이 더 발생하면 발사의 새로운 일정이 2023년 2분기로 이동되었음을 의미합니다.[45]

2023년 5월, 우주선은 UR Rao 위성 센터의 탑재체 조립의 마지막 단계에 있었고 7월 첫째 주 또는 둘째 주에 발사를 목표로 했습니다.[46] 2023년 7월 14일, 찬드라얀 3호는 LVM 3호에 성공적으로 발사되었고, 2023년 8월 5일에 중력의 영향을 받는 달 영역에 삽입되었습니다.[47] 2023년 8월 23일, 착륙선 비크람은 달 남극 지역에 성공적으로 연착륙하여 이 지역에 인류 최초의 연착륙을 달성했고, 인도는 소련, 미국, 중국에 이어 달에 연착륙한 네 번째 국가가 되었습니다.[48] 터치다운 직후, 탐사로봇 프라그얀은 경사로에서 내려 8미터(26피트)를 운전하여 인도는 소련과 중국에 이어 달에서 로봇 탐사로봇을 운행한 세 번째 국가가 되었습니다.[49]

프라그얀 탐사선이 본 찬드라얀 3호의 달 착륙선 비크람.
프라지안 탐사선이 출격합니다.

구조.

찬드라얀 프로그램 또는 인도의 달 탐사 프로그램은 단계별로 나뉘며, 각 미션은 이전 미션의 경험을 바탕으로 이루어집니다. 첫 번째 단계에는 궤도선과 임팩터가 있는 유일한 임무가 포함되었으며 인도의 외계 과학 임무 수행 능력을 시험하기 위한 기술적 시연 임무였습니다. 2단계는 연착륙과 달 표면을 도는 기술 시연 임무를 포함했습니다. 2019년 연착륙 시도가 실패한 후, 당시 ISRO 부회장 S. Somnath는 그것이 프로그램의 끝이 아닐 것이며 앞으로 있을 임무들이 있을 것이라고 말했습니다.[50] 연착륙 및 선회 임무를 성공적으로 수행한 후, 이 프로그램은 이제 현장 샘플링을 수행할 세 번째 단계로 넘어갔습니다. 이 단계의 임무 부분은 일본 우주국인 JAXA와 공동으로 계획되어 있으며 달 남극 근처에서 현장 샘플 분석을 수행할 수 있는 더 큰 과학적 탑재체와 전자 장비를 갖춘 탐사선을 가질 계획입니다.[51]

단계 I: 궤도선 및 임팩터

인도 최초의 달 탐사 계획은 밀레니엄 시대에 추진되었고 우주선은 2000년대 중반에 개발되었습니다. 이 임무의 주요 목적은 인도가 우주선을 만들고 그것을 토착적으로 발사할 수 있는 능력을 보여주는 것이었고, 고해상도로 표면을 지도로 만들고, 화학 성분을 지도로 만드는 것과 같은 과학적 실험을 수행하는 것이었습니다. 그리고 최종적으로 프로그램의 향후 연착륙 임무에 도움이 될 충격 탐사선을 나중에 추가하여 원격 측정 데이터를 수집합니다.[52]

찬드라얀 1호

자세한 정보: 찬드라얀 1호
찬드라얀 1호 우주선 도표

찬드라얀 1호는 2008년 10월 22일 PSLV-XL에 탑재되어 발사되었습니다. MIP (Moon Impact Probe)와 함께 태양열로 움직이는 정육면체 궤도선의 무게는 1,380 kg (3,042 lb)입니다. 낮에는 단면 태양광 어레이로 전원을 공급받았으며 밤에는 리튬 이온 배터리로 지원되었습니다. 우주선의 자세는 2개의 별 센서와 자이로스코프, 4개의 반동 바퀴를 이용한 3축 안정화 방식으로 제어되었습니다. 과학적인 데이터 전송은 X 대역 주파수에서 이루어졌고 원격 측정 추적은 S 대역 주파수에서 이루어졌습니다. 이러한 데이터를 저장하기 위해 두 개의 SSR(Solid-State Recorder)이 SSR-1과 함께 사용되었으며 SSR-2는 나머지 과학 데이터 및 태도 정보에 대해 8GB 용량을 사용했습니다. 10GB 용량의 자체 SSR을 탑재한 미국의 과학 탑재체인 Moon Mineralogy Mapper.[53] MIP의 무게는 35kg(77lb)이며 예상 작동 시간은 25분입니다. 미래의 연착륙 임무를 위한 기술을 검증하는 데 사용될 고도 데이터를 기록하기 위한 레이더 고도계, 달 표면의 근거리 사진을 획득하기 위한 비디오 이미징 시스템, 그리고 달의 희박한 대기를 연구하기 위한 질량 분석기를 탑재했습니다.[54]

2008년 11월 8일, 궤도-충격기 복합기는 중력 영향권의 달 영역에 진입했고 궤도 감소 기동 후, 100 km (62 mi)의 타원형 극궤도에 도달했고, 그 위에서 11개의 과학 탑재체 중 2개는, 5m(16피트)[55]의 공간 해상도를 가진 지형 지도 카메라(TMC)와 방사선량 모니터(RADOM)가 작동을 위해 켜졌습니다.[14][56] 2008년 11월 12일, MIP는 궤도선에서 분리되어 달 남극의 섀클턴 분화구 근처에 영향을 미쳤습니다.[15] 하강하는 동안, 탐사선의 Chandra's Altitude Composition Explorer (CHACE) 기기가 물의 존재를 감지했습니다.[16] MIP의 배치 후, 나머지 9개의 과학 기기들은 작동을 시작했습니다.[57]

2008년 11월 25일, 달 궤도에 진입한 지 불과 몇 주 후, 달뿐만 아니라 태양으로부터도 같은 양의 열을 받아 궤도선의 온도는 50 °C (122 °F)까지 상승했습니다. 우주선을 20도 회전시키고, 임무용 컴퓨터를 끄고, 궤도를 200 km (120 mi )까지 늘리는 등의 노력은 온도를 낮추고, 탑재된 기구들을 손상시키지 않기 위해 이루어졌습니다.[58] 1년 후, 과열 문제는 우주선의 방향을 유지하는 별 센서를 손상시키면서 임무를 종료시키는 데 책임이 있었습니다. 이후 자이로스코프의 도움을 받아 임시 조치로 방위를 거의 유지하지 못하고 2009년 8월 28일에 연락이 끊겼으며, 이는 계획된 기간보다 1년 전에 임무를 종료했습니다. 그러나 이번 임무는 의도한 작전으로 95% 성공한 것으로 분석됐습니다.[59][60]

2단계: 소프트 랜더와 로버스

두 번째 단계에서는 달 연착륙과 로버 작동에 대한 기술적 시연이 포함되었습니다. 첫 번째 임무가 시작되기 전에 이미 준비가 진행되고 있었습니다. 2007년 러시아와 협약을 맺었는데, 여기에는 인도가 발사체, 궤도선, 로버를 제공하는 데 기여한 것과 러시아가 착륙선을 제공하는 데 기여한 것이 포함되어 있습니다.[21] 그러나 러시아 착륙선이 지연되고 위험을 수용해 달라는 요청이 있은 후 2013년에 취소되었습니다.[26] 이후 2017년, 인도는 일본의 JAXA와 계약을 체결하여 공동 달 탐사 임무인 LUPEX(Lunar Polar Exploration Mission)를 위한 타당성 조사를 수행했습니다. 이를 위해 연착륙 기술 시연이 필요했습니다.[61][62]

찬드라얀-2

자세한 정보: 찬드라얀-2
착륙선 내부에 로버가 있는 적층 구성의 궤도선 및 착륙선

찬드라얀 2호는 이 프로그램의 두 번째 임무였으며 궤도선, 착륙선, 탐사선이 포함되었습니다. 찬드라얀 1호 궤도선이 실패한 후, 찬드라얀 2호 궤도선은 ISRO가 현대식 카메라와 장비로 과학을 수행할 수 있게 했습니다. 이 임무의 주요 목적은 표면의 땅을 부드럽게 만들고 로버를 작동시키는 것이었고, 달 표면, 그것의 외층, 광물, 그리고 물 얼음을 연구하는 것이었습니다.[63][64]

궤도선, 착륙선, 로버 복합기의 무게는 3,850 kg (8,490 lb) 이었으며 궤도선만 2,379 kg (5,245 lb) 이었습니다. 궤도선에는 8개의 과학 장비가 탑재되었고, 지형 지도 카메라 2와 찬드라얀-2 대기 구성 탐색기 2(ChACE-2)는 찬드라얀-1 궤도선에 탑재된 지형 지도 카메라(TMC)와 달 충돌 탐사선에 탑재된 찬드라의 대기 구성 탐색기(CHACE)의 업그레이드 버전입니다. 각각[65] 비크람이라는 이름의 착륙선은 내부에 수용된 프라그얀이라는 이름의 27kg(60파운드) 로버를 포함하여 무게가 1,471kg(3,243파운드)입니다.[66] 비크람은 자세 제어를 위한 8개의 58N(13lbf) 추력기와 5개의 800N(180lbf) 액체 주 엔진을 가지고 있었는데, 이 엔진은 ISRO의 400Nf(90lb) 액체 아포지 모터에서[67] 파생되었으며 최대 12°[68]의 경사면에 안전하게 착륙할 수 있도록 설계되었습니다. 달의 지진 활동을 연구하고, 달의 지표면 아래 온도를 측정하고, 달 표면 플라즈마의 밀도와 변화를 측정하기 위해 (랭뮤어 탐사선을 사용하여) 4개의 페이로드를 운반했습니다. 로버 프라그얀은 착륙 지점 근처에서 원소 구성과 그 풍부함을 결정하는 데 사용될 두 개의 과학적 탑재체를 운반했습니다.[65] 1cm/s(0.39인치/s)의 속도로 주행할 수 있도록 설계되었으며 일생 동안 최대 500m(1,600ft)까지 주행할 수 있습니다. 착륙선과 탐사선 모두 방사성 동위원소 히터 장치(RHU)가 부족하고 운영을 위해 전적으로 태양열에 의존했기 때문에 달의 하루 동안 운영될 것으로 예상되었습니다.[69]

찬드라얀 2호는 2019년[33] 7월 14일 발사되었고, 2019년 8월 20일 달 궤도에 올랐습니다.[70] 5번의 궤도 축소 기동 끝에 이 복합기는 거의 원궤도인 127 km × 119 km (79 mi × 74 mi)에 도달했고,[71] 2019년 9월 2일 비크람이 분리되었습니다.[72] 두 번의 궤도 이탈 끝에 비크람은 95 km × 119 km (59 mi × 74 mi)의 최종 궤도에 도달했고, 2019년 9월 7일 동력 하강 단계가 시작되었습니다. 하강과 착륙 동안, 탑재된 컴퓨터는 착륙선을 완전히 통제할 수 있었습니다.[73] 초기 하강 및 임계 제동 절차는 의도한 대로 이루어졌지만, 2.1km(1.3마일) 고도에 도달한 후 착륙선이 이탈하기 시작했고, 이후의 불시착 후 임무 제어 장치와의 접촉이 끊겼습니다.[74] 분석 결과, 주 엔진의 추력이 정상보다 높아 시간이 지남에 따라 오류가 누적되는 것으로 나타났으며, 이는 착륙선이 자세를 변경할 수 있는 최대 속도에 제한이 있는 탑재 컴퓨터의 안전 제약으로 인해 빠른 속도로 자세를 변경할 수 없음을 의미했습니다. 주 엔진의 조악한 감속, 임무에 남은 시간 계산 오류, 500 x 500 m의 작은 착륙 지점 등이 실패의 원인이었습니다.[75][76]

그러나, 그 궤도선은 새로운 임무 기간이 1년에서 7년 반으로 연장되면서 그 임무의 유일한 성공적인 부분으로 남아있었습니다. 당시 궤도선 고해상도 카메라(OHRC)는 찬드라얀 1호 궤도선의 1m(3피트 3인치) 해상도보다 4배 높은 25cm(9.8인치)의 공간 해상도로 달 궤도상에서 가장 진보된 카메라로 남아 있었습니다. 그 궤도선은 또한 찬드라얀 1호 궤도선에 의해 이전에 발견되었던 용암 동굴과 동굴을 연구하고 있습니다.[77][78]

찬드라얀-3

자세한 정보: 찬드라얀-3
LVM3의 페이로드 페어 내에 캡슐화된 찬드라얀-3

찬드라얀 2호의 착륙 실패 두 달 후, 찬드라얀 3호라는 이름의 세 번째 임무에 대한 새로운 제안이 이루어졌는데, 이는 2025-26년으로 계획된 일본과의 파트너십 제안인 LUPEX 임무에 필요한 착륙 능력을 입증하기 위한 재시도였습니다.[79] 찬드라얀 2호 궤도선이 이미 가동된 상태에서, 이 임무는 주로 연착륙과 선회 시범 임무였으며, 추진 모듈은 단일 탑재체를 운반하여 거주 가능한 행성 지구(SPEAP)의 분광극도계를 달았습니다. SHAPE 장비는 멀리서 지구의 대기를 연구할 것이며, 유사한 기술을 사용하는 외계행성의 대기를 연구하는 데 도움이 될 것입니다.[80] 착륙 지역은 이전 임무에서 변경되지 않았으며,[81] 새로운 부지의 면적이 이전의 500 m × 500 m (1,600 ft × 1,600 ft)에서 4 km × 2.5 km (2.5 mi × 1.6 mi)로 확장되었습니다. 새로운 '고장 기반' 접근 방식의 다른 주요 변화로는 다섯 번째 엔진의 제거, 연료 용량의 증가, 수직 속도 구성 요소의 증가 및 기타 소프트웨어 변화가 있었습니다.[82]

비크람 착륙선은 이전의 추락 사고 이후 몇 가지 큰 변화를 겪었습니다. 중앙에 장착된 5번째 엔진이 기능이 부족했던 것과 달리, 현재는 800N(180lbf)의 추력을 제공하고 슬루 레이트 변경 기능을 갖춘 5개의 메인 엔진이 아닌 4개의 엔진이 있었습니다. 이를 통해 착륙선은 하강의 모든 단계에서 자세와 추진력을 제어할 수 있었습니다. 자세 교정률도 Chandrayan-2가 10°/s에서 Chandrayan-3가 25°/s로 증가하였습니다. 세 방향 모두에서 자세 측정이 가능한 추가 레이저 도플러 속도계(LDV)가 장착되었습니다.[83][84] 충격 다리는 찬드라얀-2에 비해 더 크고 강하게 만들어졌습니다. 찬드라얀 2호에 탑재된 OHRC는 착륙 지역이 10km2(3.9 sq mi)인 확장된 착륙 지점을 가질 수 있게 했습니다. 착륙선은 구조적 강성을 개선하는 데 도움이 되는 헬리콥터 낙하 테스트를 포함한 여러 테스트를 거쳤습니다. 하강 및 착륙 중 고장이 발생할 경우 착륙자의 생존 가능성을 향상시키기 위해 다수의 비상 시스템이 추가되었습니다. 그러나 프라그얀 탐사선에는 아무런 변화가 없었고 과학적 목표는 이전 임무 이후에도 변함이 없었습니다.[85][84]

찬드라얀 3호는 2023년 7월 14일 LVM[86] 3호에서 발사되었으며, 2023년 8월 16일 달 궤도 113 km × 157 km (70 mi × 98 mi)에 도달했습니다.[87] 하루 뒤, 추진 모듈이 착륙선에서 분리되었습니다.[88] 2023년 8월 23일, 궤도 이탈로 궤도를 25 km × 134 km (16 mi × 83 mi)[89]로 축소한 착륙선은 페리셀렌 근처에 30 km (19 mi) 도달한 후 4개의 엔진을 모두 사용하여 하강하기 시작했습니다. 약 11분간의 동력 강하 후 착륙선은 10초 동안 7.5km (4.7 mi)의 고도를 유지한 후 마지막 수직 강하 단계에서 자세를 수직 위치로 변경했습니다. 그리고 나서 그것은 4개의 엔진 중 2개를 사용하여 150m (490ft)로 하강을 늦추고 나서 선택된 최적의 지점에 착륙하기 전에 약 30초 동안 두 번 맴돌았습니다.[90]

연착륙 몇 시간 후, 경사로는 프라그얀 로버가 착륙하여 표면에서 작동을 시작할 수 있도록 배치되었습니다.[91] 며칠 후 기기 전원이 켜지고 로버가 표면에서 8m(26피트) 이동하여 미션의 주요 목표를 달성했습니다.[92] 2023년 9월 3일, 달밤이 다가오면서 로버가 정지되고 '수면 모드'로 전환되었습니다. 같은 날 ISRO는 비크람을 잠들게 하기 전에 비크람의 엔진을 수직은 물론 측면까지 40cm(16인치) 이동시킨 뒤 다시 내려앉는 방식으로 달 표면에서 홉을 실시했습니다. 홉 실험은 ISRO가 수행한 가장 중요한 테스트임이 입증되었습니다. 이 데이터는 프로그램 하에서 향후 샘플 반환 임무에 도움이 될 것이기 때문입니다. ISRO는 또한 재사용 가능 기술 실증 프로그램에 따라 계획된 지구 앞의 외계 표면에서 첫 수직 이착륙을 수행하는 독특한 기록을 달성했습니다.[93][94][95]

단계 III: 현장 샘플링

자세한 정보: 달의 극지 탐사 미션

연착륙과 선회에서 성공적인 시연을 보인 후, 이 프로그램은 다음 단계로 넘어가게 되는데, 여기서 과학적 탑재량이 더 큰 로버가 현장 샘플 분석을 수행하게 됩니다. 이 단계에 따른 첫 번째 임무인 LUPEX(Lunar Polar Exploration Mission)는 2026년에서 28년 사이에 발사될 것으로 제안됩니다.[96][97] 인도는 이 임무에서 일본과 협력하고 있지만 아직 임무가 잘 정의되어 있지 않습니다. 채취한 달 물질의[98][99] 현장 시료 채취와 분석을 수행하고, 달밤 생존 기술을 실증하는 것이 달극 근처의 착륙선 통과 임무가 될 것입니다.[100][101]

과학

찬드라얀 계획은 특히 달의 물이 발견되면서 광범위하게 성공적인 것으로 평가되어 왔습니다.[16] 25cm(9.8인치) 공간 해상도로 지금까지 가장 앞선 달 카메라이며 현재 찬드라얀 2호의 궤도선에 탑재되어 운용되고 있는 OHRC(Orbiter High Resolution Camera) 덕분에 과학적 데이터와 고해상도 영상을 계속 제공하고 있습니다.[77] 찬드라얀 1호는 계획된 기간보다 1년 전에 연락이 끊겼지만, 찬드라얀 2호의 궤도선은 궤도에서 연구를 진행하고 있으며 2026년까지 작동할 것으로 예상됩니다.[78] 찬드라얀 3호의 첫 연착륙 및 현장 과학 임무는 달 남극 지역에서 첫 번째 실험을 수행하여 미래의 승무원 달 기지의 잠재력을 가진 지역에 대한 이해에 기여했습니다.[102]

달에서 물의 발견

자세한 정보: 월수
Chandra의 Altitude Composition(ChACE) 출력 프로파일로 구한 달 대기 중 달 물의 직접적인 증거
물 얼음의 반사 스펙트럼을 관찰한 찬드라얀-1의 달 광물학 매퍼에 의한 달의 물에 대한 두 번째 확인.

달에 물이 존재한다는 것은 지난 세기부터 항상 치열한 논쟁거리였습니다. 1961년에 처음으로 달 물에 대한 연구가 이루어졌는데, 콜드 트랩의 밀도가 높은 극지방은 적도 지방보다 달 물 얼음의 가능성이 더 높은 것으로 밝혀졌습니다.[103] 아폴로 계획 동안 적도 지역에서 돌아온 샘플들은 결정적인 증거를 제공하지 못했고, 달 극에 대한 연구의 필요성을 강화했습니다. 달의 극에 대한 임무가 없었고 극에 물 얼음이 있을 것으로 추측되었기 때문에, 달 대기에서 같은 것에 대한 확실한 증거를 찾기 위해 달 남극에서 달 충돌 탐사선의 충돌 장소를 선택했습니다.[6]

찬드라 위성의 고도 구성(ChACE)은 찬드라얀 1호의 달 충돌 탐사선(MIP)에 탑재된 세 개의 과학 장비 중 하나였습니다. 질량분석을 통해 미약한 달 외권의 구성을 연구하기 위해 개발된 질량분석기였습니다. 2008년 11월 12일, MIP는 찬드라얀-1 궤도선에서 분리되어 표면으로 내려가기 시작했고, 그 동안 원자 질량 18단위의 분자, 즉 물이 존재하는 것을 감지했습니다. 이온화된 물 분자(H ₂O ⁺)와 그 파편(H ⁺ 및 OH ⁺ 이온 등)은 ChACE에 의해 검출되었습니다. 3개월 후, 찬드라얀 1호 궤도선에 탑재된 영상 분광기인 달 광물학 지도(M3)도 물의 존재를 감지했습니다. 달의 반사율 스펙트럼을 관찰하면서 1.0~2.5 µm 파장 영역에 있는 수빙의 흡수 특성을 관찰했습니다. 반사된 빛을 받은 음영 지역은 극지방 근처에서 발견된 물 얼음과 함께 연구를 위해 선택되었습니다.[104]

ChACE 프로파일은 물 분자의 농도가 남위 20도에서 극점까지 지속적으로 증가하는 것을 나타내지만, 남위 60~70도에서 정점에 도달한 후 감소합니다. 남위 43.1도에서 시작하는 M3 프로파일을 중첩하면 기록의 보완적인 특성이 나타나 남극 근처에 달 물이 있다는 이중 증거가 확인됩니다. 그러나 ChACE의 모든 스펙트럼에서 물이 검출되는 것은 지속적인 상승 또는 감소 또는 프로파일의 일정한 수준을 나타내지 않는다는 사실과 결합되어 지구의 물 오염 때문일 수 있습니다. 우려를 더하는 것은 남극을 향해 꾸준히 증가하는 모습을3 보인 M의 프로필인데, ChACE는 남쪽으로 70도 이상 감소했습니다.[105] 그러나 인도 수학자 Ramaiyengar Sridharan에 따르면, 만약 물 얼음이 승화로 인해 원천으로 작용한다면, 그것은 기존의 초고진공 상태에서 온도의 강력한 기능이 될 것이고, 그러면 측정 단계에서 새로운 원천이 없을 때, ChACE에 의해 측정된 농도의 증가/감소는 M이3 얼음의 형태로 검출한 것의 대가로 이루어져야 하며, 이는 다음을 의미합니다. 기록된 피크 측정은 많은 수빙원이 존재하기 때문일 수 있으며, 감소는 더 적은 수빙원 때문일 수 있으며3, M이 표면의 수빙원을 매핑하는 동안 MIP는 이러한 수빙원에서 생성된 증기를 감지하여 서로 보완합니다.[106]

찬드라얀 1호 임무가 계획된 2년보다 1년 일찍 끝났음에도 불구하고, 310일이 넘는 기간 동안 탑재된 기기에서 기록된 데이터는 10년이 지난 후에도 매우 유용했습니다. 2018년, 화이 대학의 과학자인 슈아이 리 박사와 그의 팀은 M에서3 얻은 데이터를 극의 어두운 분화구에서 달 물을 연구하는 데 사용했습니다. 이들은 데이터가 패치(patch) 상태여서 어두운 분화구를 작업하기 어려웠기 때문에 분화구 벽에서 튕겨 나온 햇빛의 흔적을 활용하고 스펙트럼 데이터를 분석해 물 얼음의 존재를 나타내는 근적외선의 세 가지 특정 파장(1.0~2.5 µm 범위)이 흡수된 곳을 찾아냈습니다. 그들은 자신들의 발견이 기기의 무작위 이상이나 오류에 의해 영향을 받지 않도록 철저한 통계 분석을 실시했습니다. "저는 이것이 여러분이 실제로 달의 가장 높은 표면 (우리가 광학 표면이라고 부르는)에 진정한 물 얼음이 있다는 가장 설득력 있는 증거라고 생각합니다."라고 Li는 결과에 대해 말했습니다.[107][108]

표면 형상

자세한 정보: 셀레노그래피

찬드라얀 1호의 주요 과학 목표는 달 표면 특징의 지도 작성과 연구였습니다. 표면의 첫 번째 이미지는 임무 궤도선에 탑재된 지형 지도 카메라(TMC)에 의해 획득되었습니다. 5m(16피트) 해상도와 40km(25마일)의 Panchromatic 대역의 CMOS 카메라는 2008년 10월 29일 (지구 궤도 내에서) 활성화되었으며 달 주위를 3,000번 도는 동안 70,000개 이상의 이미지를 포착했습니다.[109] 당시 다른 과학 임무들은 보통 100m(330피트)의 해상도를 가지고 있었지만, 많은 TMC의 이미지들은 5m(16피트)의 선명한 해상도를 가지고 있어서 달의 상세한 지도를 제작할 수 있었습니다.[110]

달 표면에 릴과 용암 튜브를 매핑하는 동안, TMC는 적도 근처(특히 달 적도 위의 리마 갈릴레이(Rima Galilaei)라는 릴 북쪽의 오세아니아 프로첼라룸)에서 큰 용암 튜브를 발견했습니다. 이 튜브는 렌치에서 약 2 km (1.2 mi), 폭에서 360 m (1,180 ft) 정도 측정되었습니다. 달 용암동굴은 우주 방사선, 태양 복사, 운석, 미세 운석, 분출물로부터 보호하기 때문에 미래의 승무원 전초기지의 잠재적인 거주지로 여겨집니다. 또한 달 표면의 극한 온도 변화로부터 절연됩니다.[111]

요약

임무 목록

착지

경착륙 예정
연착륙 성공
연착륙 실패

찬드라얀 프로그램의 착륙 위치 지도(원래 svg 이미지를 볼 때 라벨을 클릭할 수 있음).
미션
 출시일
 발사차량
 궤도 삽입일 착륙일 반환일자 상황
주된
미션 		확장된
미션 		예상 미션 기간 총 임무 기간 메모들
1단계: 궤도선 및 임팩터
찬드라얀 1호 2008년10월22일 PSLV-XL 2008년11월8일 2008년11월14일 – 성공. – 2년 310일 인류 최초의 달 탐사; 달에서 물을 발견했습니다.
2단계: 소프트 랜더 및 로버
찬드라얀-2 2019년 7월 22일 LVM3 2019년 8월 20일 2019년 9월 6일 – 부분성공 진행중 7.5년 4년 3개월 경과 최초의 인도 달 착륙선 및 탐사선 임무; 착륙선 추락.
찬드라얀-3 2023년 7월 14일 2023년 8월 5일 2023년 8월 23일 – 성공. – 12일 12일[a] 인도 최초의 외계 연착륙 달남극 부근에 인류 최초의 연착륙.
3단계: 현장 샘플링
루펙스 TBD 2026–28 H3 TBD TBD – TBD TBD 6개월 TBD JAXA와의 협업 미션.
  1. ^ 착륙선과 탐사선은 14일간의 달밤에서 살아남았다면 2023년 9월 22일에 다시 작동을 시작할 수 있을 것으로 기대되었지만, 그들은 그렇게 하지 못해 임무를 종료했습니다.[112]

명명된 사이트

미션 공예 착륙일 이름. 지역 좌표
찬드라얀 1호 달 충돌 탐사선 2008년11월14일 자와하르 포인트 달남극

89°46'S 39°24'W / 89.76°S 39.40°W / -89.76; -39.40

찬드라얀-2 비크람 2019년 9월 6일 티랑가 포인트 70°52'52 ″S 22°47'02 ″E / 70.8810°S 22.7840°E / -70.8810; 22.7840
찬드라얀-3 비크람 2023년 8월 23일 시브샤크티 포인트 69°22'03 ″S 32°20'53 ″E / 69.367621°S 32.348126°E / -69.367621; 32.348126
프라그얀

갤러리

  • Mini SAR radar image of Erlanger crater by Chandrayaan-1.

    찬드라얀 1호가 촬영한 에르랑거 분화구의 미니 SAR 레이더 영상.

  • Images taken by Moon Impact Probe before performing a hard landing near the outer rim of Shackleton crater in the Lunar south pole region.

    달 충돌 탐사선이 달 남극 지역의 섀클턴 분화구 외곽 테두리 부근에서 경착륙을 수행하기 전 촬영한 사진.

  • Far side of the Moon as viewed by Chandrayaan-2's LI4 (Lander Imager 4) Camera, 21 August 2019.

    2019년 8월 21일 찬드라얀 2호의 LI4(착륙선 이미저 4) 카메라로 본 달의 먼 면.

  • 달 궤도 삽입 중 찬드라얀 3호가 본 달.

참고 항목

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