추적 가스 궤도선

Trace Gas Orbiter
추적 가스 궤도선
ExoMars 2016 TGO and EDM trans-small.png
엑소마스 2016 아티스트 일러스트
미션 타입화성 궤도선
교환입니다.ESA · 로스코스모스
COSPAR ID2016-017a Edit this at Wikidata
새캣41388
웹 사이트http://exploration.esa.int/jump.cfm?oid=46475
미션 기간계획: 7년[1][2]
경과기간: 6년, 4개월, 27일
우주선 속성
제조원탈레스 알레니아 공간
발사 질량3,755 kg (8,278파운드)[3]
페이로드 질량계측기: 113.8 kg (251파운드)[3]
스키아파렐리: 577 kg (1,272파운드)[3]
치수3.2 × 2 × 2 m (10.5 × 6.6 × 6.6 피트)[3]
힘최대 2000[3] W
임무 개시
발매일2016년 3월 14일 09:31 (2016-03-14)UTC09:31) UTC[4]
로켓프로톤-M/브리즈-M
발사장소바이코누르 200/39
청부업자흐루니체프
궤도 파라미터
레퍼런스 시스템지역 중심
정권원형
편심0
주변 고도400 km (250 mi)
아포아리온 고도400 km (250 mi)
기울기74도
기간2시간
에폭계획된
화성 궤도선
궤도 삽입2016년 10월 19일 15:24[5] UTC
트랜스폰더
밴드X밴드
UHF 대역
빈도수.390~450MHz
TWTA 전력65 W
ExoMars 2016 insignia.png
트레이스 가스 궤도선(왼쪽)과 스키아파렐리(오른쪽)가 그려진 2016년 ExoMars 발사 ESA 미션 휘장.
ExoMars 프로그램

엑소마르스 궤도선(TGO, ExoMars Orbiter)은 유럽우주국(ESA)과 러시아 로스코스모스(Roscosmos)가 공동으로 2016년 유럽 엑소르스 프로그램의 [6][7][8]일환으로 화성에 대기 연구 궤도선과 스키아파렐리 시연 착륙선을 보낸 프로젝트다.

미량 가스 궤도선은 2016년 10월 16일 스키아파렐리 착륙선을 인도했는데,[9] 이 착륙선은 낙하산이 너무 일찍 풀려 지표면에 추락했다.

이 궤도선은 2017년 3월 최초 궤도 200을 98,000km(120 X 60,890mi) 낮추기 위해 공중제동을 시작했다.에어로브레이킹은 2018년 2월 20일 최종 추진기 발사 결과 궤도가 200 x 1,050 km(120 x 650 mi)[10]가 되었을 때 종료되었다.며칠에 한 번꼴로 추진체가 발사되면서 궤도선은 2018년 [11]4월 9일 400km(250mi)의 원형 "과학" 궤도로 올라갔다.

주요 목표는 메탄에 대해 더 잘 이해하는 것입니다.CH4) 및 가능한 생물학적 활동의 증거가 될 수 있는 화성 대기에 존재하는 기타 미량 가스.이 프로그램은 [12][13]2022년에 Kazachok 착륙선과 Rosalind Franklin 탐사선을 통해 생체 분자와 생체 신호를 탐색할 예정입니다. TGO는 ExoMars 착륙선과 탐사선의 통신 링크로 작동하며 다른 화성 표면 탐사선과 지구와의 통신을 제공합니다.

역사

우주와 지구에 기반을 둔 관측소를 이용한 조사는 장소와 [14][15][16]시간에 따라 달라 보이는 소량의 메탄이 화성의 대기 중에 존재한다는 것을 증명했다.이것은 화성에 미생물이 존재하거나 화산활동이나 [17][18][19][20]열수활동과 같은 지구화학적 과정을 나타낼 수 있다.

화성의 대기 중 메탄의 근원을 식별하려는 도전은 ESA와 NASA에 의한 독립적인 계획으로 화성의 형성이 생물학적 또는 지질학적 [21][22]기원이며 포름알데히드와 메탄올과 같은 분해 생성물인지를 결정하기 위한 기구들을 운반할 것이다.

오리진스

ExoMars Trace Gas Orbiter는 ESA의 Aurora 프로그램 ExoMars 플래그십과 NASA의 2013년 및 2016년 Mars Science Orbiter([23][24]MSO) 컨셉의 결합에서 탄생했습니다.유럽 주도의 ExoMars [8]임무의 일환으로 2016년에 새로운 궤도 탐사선을 화성에 보내자는 NASA와 ESA의 유연한 공동 제안이 되었다.ExoMars 측에서는 ESA가 2005년에 탐사선과 미니 스테이션에 약 5억 유로를 승인했습니다.결국 이것은 크루즈 [25]스테이지가 아닌 궤도선에 의해 전달되는 것으로 발전했습니다.

NASA와의 협업 시도

NASA의 화성과학궤도선(MSO)은 원래 2008년에 2013년 말 [23][24]발사를 목표로 하는 NASA의 전 우주선으로 계획되었다.NASA와 ESA 관계자들은 자원과 기술적 전문지식을 모으고 단 한 대의 [26]궤도선을 발사하기 위해 협력하기로 합의했다.화성탐사공동구상이라 불리는 이 협정은 2009년 7월에 체결되었고 소유즈 로켓 대신 아틀라스 로켓을 사용하자고 제안했는데, 이는 유럽 엑소마스 임무의 기술적, 재정적 설정을 크게 변화시켰다.이 탐사선은 원래 TGO와 함께 발사될 예정이었기 때문에 향후 합의에 따라 탐사선이 NASA의 [27]궤도선과 함께 Atlas 발사체에 탑승할 수 있을 만큼 무게를 줄여야 합니다.탐사선의 질량을 줄이는 대신, 이 임무가 다른 프로젝트와 결합되어 두 번의 Atlas V [26][28]발사에 걸쳐 분할된 다중 우주선 프로그램에 포함되었을 때, 이 프로젝트는 거의 두 배로 증가했습니다. 즉, ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO)는 2016년에 발사될 예정인 기상 착륙선을 싣고 이 프로젝트에 통합되었습니다.유럽 궤도선은 원래 NASA의 MSO를 위한 여러 개의 기구를 탑재할 예정이어서 NASA는 목표를 줄이고 ESA의 ExoMars Trace Gas Orbiter에 [3][8][24]통합하기 위한 대기 중 미량 가스 감지 장치에 초점을 맞췄다.

2012년 2월 13일 버락 오바마 대통령이 발표한 2013 회계연도 예산에 따라, NASA는 제임스 웹 우주 [29]망원경의 비용 초과에 대한 비용을 지불하기 위해 예산 삭감으로 인해 ExoMars 참여를 중단했다.NASA의 이 프로젝트에 대한 자금 지원이 취소되면서, 대부분의 ExoMars 계획은 재조정되어야 [30]했다.

러시아와의 협업

2012년 3월 15일, ESA의 지배 위원회는 러시아 우주 기관인 Roscosmos와 협력하여 ExoMars 프로그램을 추진할 것이라고 발표했습니다. Roscosmos는 두 대의 중형 프로톤 발사체와 2020년 탐사선 [31][32][33][34][35]임무에 추가 진입, 하강 및 착륙 시스템을 제공할 계획입니다.

Roscosmos와의 협업 제안에 따라, ExoMars 미션은 2016년 3월 TGO와 스키아파렐리라는 [36]ESA가 만든 직경 2.4m(7피트 10인치)의 정지 착륙선을 포함한 두 부분으로 분할되었고, 2020년[12] 로잘린드 프랭클린 탐사선 미션은 2022년까지로 분할되었다.두 임무 모두 프로톤-M 로켓을 사용하고 있다.

시작하다

프로톤 운반 로켓 발사
ExoMars 추적 가스 궤도 애니메이션
태양· 지구· 화성· ExoMars 추적 가스 궤도선
ExoMars 트레이스 가스 궤도선의 화성 궤도 애니메이션
화성· ExoMars 추적 가스 궤도선

미량 가스 궤도선과 하강 모듈 스키아파렐리는 2016년 [38]1월 중순 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 프로톤 로켓에 통합되었다.발사는 [4]2016년 3월 14일 09:31 UTC에 이루어졌다.강하 모듈과 궤도선이 [39]발사되기 10시간 전에 로켓 화상이 4건 발생했다.우주선의 신호는 UTC 21시 29분에 수신되어 발사가 성공하고 우주선이 정상적으로 [40]기능하고 있음을 확인했다.

탐사선에서 분리된 직후 브라질 지상망원경은 Briz-M 상단 부스터 스테이지 부근의 작은 물체를 기록해 Briz-M 스테이지가 궤도선이나 [41]착륙선을 손상시키지 않고 몇 킬로미터 떨어진 곳에서 폭발했음을 시사했다.모스크바에서 기자들에게 브리핑한 로스코스모스 대표는 어떠한 이상 징후도 부인하고 모든 발사 자료를 [42]열람할 수 있도록 했다.

상황

스키아파렐리 착륙선은 화성에 도착하기 3일 전인 2016년 [43]10월 16일 TGO 궤도선에서 분리돼 21,000km/h(13,000mph; 5.8km/s)[44]의 속도로 대기권에 진입했다.스키아파렐리는 착륙 [45]시도 동안 약 600메가바이트의 원격 측정 데이터를 전송했고, 그 후 540km/[46]h의 속도로 지표면에 충돌했다.

TGO는 2016년 10월 19일 화성 궤도에 주입되어 11개월(2017년 3월~2018년 2월) 동안 에어로브레이크를 거치면서 궤도 속도가 3,600km/h(2,200mph) 감소했고 궤도는 최초 98,000km/200km(60,890/120mi)에서 1,050km/200km(650×120mi)로 낮아졌다.4월 중순까지 추가로 추진체가 발사되면서 우주선의 궤도는 400km(250mi)로 회전했고,[47][48] 2018년 4월 21일부터 본격적인 과학 활동이 시작되었다.

사양

스키아파렐리 EDM이 부착된 미량 가스 궤도선(왼쪽)의 크기, Mars Express(오른쪽) 및 일반인과의 비교
치수
중앙 버스는 3.2m × 2m × 2m (10.5ft × 6.6ft × 6.6ft)이다.[3]
추진력
424N(95lbf) 바이프로펠러 메인 엔진, 화성 궤도 삽입 및 기동용으로[3] 사용
힘
20m2(220평방피트)의 태양광 어레이로 17.5m(57피트)의 선단에 걸쳐 한 [49]축으로 회전할 수 있으며 화성에서[3] 약 2,000W의 전력을 발생시킵니다.
배터리
리튬이온배터리 모듈 2개, 총용량 약 5100와트시, 주요[3] 임무에서의 일식시 전력 공급
의사소통
2.2m(7ft 3in) X 대역 고이득 안테나로, 2축 포인팅 메커니즘과 65W RF 이동파 튜브 앰프를 사용하여 접지와 통신[3]
화성에서[3] 우주선과 통신하기 위한 단일 헬리컬 안테나를 갖춘 2개의 Electra UHF 대역 송수신기
서멀 컨트롤
과학 페이로드가 들어 있는 세 면이 차갑게 유지되도록 하는 우주선 요 축 제어
덩어리
3,755 kg(8,278 lb), 궤도선의[3] 습식 질량
4,332 kg ( 9,550파운드), 궤도선의 습식 질량 + 스키아파렐리 랜더[3]
페이로드
113.8 kg (251파운드)의 과학기기[3]

과학

2015년 파리 에어쇼에서 전시된 ExoMars Trace Gas Orbiter의 스케일 모델

TGO는 ExoMars Schiaparelli 시연 착륙선에서 분리돼 착륙 후 8일 동안 통신 중계기를 제공했을 것이다.이후 TGO는 7개월 동안 서서히 에어로브레이크를 거쳐 과학관측을 위해 원형궤도로 진입했으며 2022년 발사될 로잘린드 프랭클린 탐사선에 통신중계기를 제공하고 향후 착륙 [2]임무를 위한 중계위성 역할을 계속할 예정이다.

FREND 장비는 현재 화성 [50][51]표면 아래 1m(3피트 3인치)의 최대 깊이로 수소 레벨을 매핑하고 있다.수소가 발견된 장소는 미래의 승무원 임무에 유용할 수 있는 얼음 퇴적물을 나타낼 수 있다.

특히, 이 임무는 광범위한 대기 미량 가스 목록에 대한 선원의 공간적, 시간적 변화 및 국지화를 특징짓는 과정에 있다.만약 메탄4(CH)이 프로판38(CH) 또는 에탄26(CH)의 존재에서 발견된다면, [52]이는 생물학적 과정이 관련되어 있다는 강력한 징후가 될 것이다.하지만, 만약 메탄이 이산화황과 같은2 가스의 존재에서 발견된다면, 그것은 메탄이 지질학적 [53]과정의 부산물이라는 것을 암시할 것이다.

검출
북부 여름철 화성 대기에서 발견된 메탄 플룸 시각화

메탄 공급원의 특성은 잠재적인 생화학 및 지구화학적 과정을 특징짓기 위해 일련의 미량 가스를 측정해야 한다.그 궤도선 매우 높은 감수성이 다음과 같은 분자들과 그들의 isotopomers:물(H2O),hydroperoxyl(HO2), 이산화 질소(이산화 질소), 이산화 질소(아산화 질소), 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 에탄(C2H6), 포름 알데히드(H2CO), 시안화 수소(HCN), 황화 수소(H2S), 카르보닐 황화(OCS), 이산화황(적어도) 한다. (SO2),hydrog염화물(HCl), 일산화탄소(CO) 및 오존3(O)이 그것이다.검출 민감도는 초당 [54]여러 스펙트럼에서 취할 수 있는 스펙트럼의 평균을 통해 100ppm/s 또는 그 이상으로 개선되었다.

캐릭터라이제
  • 공간적 및 시간적 변동: 지역 발생원과 계절적 변동을 결정하기 위해 화성 연도에 여러 번 위도-경도 포함(대규모로 보고되었지만 화성 기상 광화학에 대한 현재 이해와 함께 여전히 논란이 있음)
  • 온도, 먼지 및 얼음 에어로졸의 환경 파라미터와 농도 관측값의 상관관계(이종 [3]화학의 잠재적 부위)
현지화
  • 광화학 수명 및 상관관계가 다른 여러 추적기(예: 에어로졸, 수증기, CO, CH4)의 매핑은 모델 시뮬레이션과 소스/싱크 영역에 대한 포인트를 제한하는 데 도움이 된다.
  • 선원의 위치 파악에 필요한 공간 분해능을 달성하려면 10억분의 1의 농도로 분자를 추적해야 할 수 있다.

인스트루먼트

컬러 및 스테레오 표면 이미징 시스템(CaSSIS)

화성 정찰 궤도선처럼, 추적 가스 궤도선은 하이브리드 과학 및 통신 궤도선이다.[55]과학적 페이로드 질량은 약 113.8kg(251lb)이며 다음과 같이 구성되어 있다.[3][56]

NOMAD와 ACS는 지금까지 [55][60]화성 대기 과정 중 가장 광범위한 스펙트럼 범위를 제공하고 있다.한 궤도에 두 번, 지역 일출과 일몰에, 그들은 태양이 대기를 통해 빛날 때 태양을 관찰할 수 있다.10억분의 1(ppb) 수준에서 대기 미량종을 검출할 수 있다.
  • Color and Stereo Surface Imaging System(CaSSIS)은 화성 표면의 정확한 디지털 표고 모델을 구축하기 위한 고해상도 4.5m/픽셀 컬러 스테레오 카메라입니다.이것은 또한 미래의 임무를 위해 후보 착륙 지점의 위치를 특징짓는 중요한 도구가 될 것이다.스위스가 개발.
  • 미세 분해능 에피터말 중성자 검출기(FREND)는 화성 표면의 [59]상단 1m(3피트 3인치)에 수소가 물 또는 수화 광물 형태로 존재한다는 정보를 제공할 수 있는 중성자 검출기이다.러시아가 개발.

중계 통신

이 경우 MAVEN 프로브용 Electra 무선.Electra 무전기 또한 Trace Gas Orbiter와 다른 화성 통신 자산에 배치되었다.

화성 착륙선은 진입, 하강, 착륙의 어려움 때문에 질량, 부피, 동력 면에서 매우 제약을 받는다.착륙 임무의 경우, 이는 안테나 크기와 송신 전력에 심각한 제약을 가하며, 이는 궤도 우주선에 비해 지구와의 직접 통신 능력을 크게 감소시킨다.예를 들어 Spirit 및 Opportunity 로버의 기능 다운링크는화성 정찰 궤도선 다운링크 성능 1천600파운드중계 통신은 화성 표면 우주선이 가까운 화성 궤도선과의 단거리 연결을 통해 더 높은 데이터 속도를 사용하여 통신할 수 있게 함으로써 이 문제를 해결하고, 궤도선은 지구로 돌아가는 장거리 연결을 통해 통신하는 임무를 맡는다.이 릴레이 전략은 화성 착륙선에 데이터 반환량 증가, 에너지 요구량 감소, 통신 시스템 질량 감소, 통신 기회 증가, 강력한 중요 이벤트 통신 및 현장 항법 지원 [61]등 다양한 이점을 제공합니다.NASA는 화성 표면의 탐사선과 탐사선, 그리고 지구상의 [62]관제사들 사이의 통신을 보장하기 위해 Electra 통신 중계기와 항법 기구를 제공했습니다.TGO는 2022년형 로잘린드 프랭클린 탐사선에 통신 중계기를 제공할 것이며, 또한 미래의 착륙 [2]임무를 위한 중계 위성 역할을 할 것이다.

결과.

CaSSIS가 촬영한 화성의 남극 만년설인 Planum Australe 가장자리 이미지.남극층 퇴적물(SPLD)을 구성하는 먼지 얼음층이 노출되어 이미지에 표시됩니다.

이 우주선은 2018년 [63]4월 15일 화성 표면의 첫 사진을 찍었다.과학 operations[64]의 첫 해,:대기 구성들의 새로운 관찰 등 세계적인 먼지 중 clim의 timespan의 대기 온도 구조와 density,[68] 평가의 새로운 측정 storm,[67]water-ice 구름 향상 structure,[65][66] 새로운 데이터와 과학적 발견들이 풍부한 양보했다.그 s의 되어서 기록극지방 [69]빙상, 게일 [70]분화구의 반복적인 경사 라인에 대한 건식 과정의 확인, 표면 부근에 묻힌 물의 [71]알려진 양을 증가시키는 얕은 지표면 아래의 수소의 고해상도 지도.

2019년 4월, 과학 팀은 첫 번째 메탄 결과를 보고했다. 큐리오시티, 화성 익스프레스 및 지상 [72][73]관측을 통해 발견된 메탄 농도보다 데이터가 더 민감하지만 TGO는 전혀 메탄을 검출하지 않았다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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