명왕성 탐사

명왕성의 탐사는 2015년 7월 뉴호라이즌스 탐사선이 도착하면서 시작되었지만, 그러한 임무에 대한 제안은 수십 ^[1]년 동안 연구되어 왔다.후속 임무에 대한 계획은 아직 없지만, 후속 임무의 개념은 ^[2][3]연구되고 있습니다.

초기 미션 제안

1930년 클라이드 톰보에 의해 발견된 명왕성은 행성 탐사의 흥미로운 대상이지만 명왕성은 질량이 작고 지구와의 거리가 매우 멀기 때문에 탐험에 큰 어려움을 겪고 있다.

1964년 제트추진연구소의 게리 플란드로(Gary Flandro)는 1970년대 후반 행성들의 정렬이 하나의 우주선이 중력 ^[4]보조 장치를 사용하여 명왕성을 포함한 모든 외부 행성을 방문할 수 있게 해준다는 사실을 이용하여 그랜드 투어라고 불리는 임무를 제안했다.비록 1977년에 발사된 보이저 프로그램의 두 탐사선이 행성 정렬을 사용했지만, 비용 때문에, 그 임무는 자금 지원을 받지 못했다.

보이저 1호가 1980년 토성을 통과한 이후 많은 가능성 중 하나는 1986년 ^[5][6]3월에 명왕성을 향해 새총으로 토성을 사용하는 것이었다.하지만, 과학자들은 토성과 마주치는 동안 타이탄의 근접 비행이 명왕성의 후속 ^[7]비행이 불가능하게 만들면서, 더 중요한 과학적 목표가 될 것이라고 결정했다. 왜냐하면 타이탄으로의 근접 접근은 명왕성을 태양계 평면 밖으로 쏘아내리게 하는 궤도에 올려놓았기 때문이다.명왕성에 대한 어떠한 임무도 그 당시 어떤 우주국에 의해 계획되지 않았기 때문에, 명왕성은 앞으로 몇 년 동안 행성간 우주선에 의해 탐사되지 않은 채 남겨질 것이다.

보이저 계획의 성공 이후, 행성 과학자들은 명왕성을 다음 임무의 목적지로 보았다.1980년대에 로버트 파르쿠하르는 명왕성 임무가 제안된 태양 탐사선 ^[8]임무에 추가될 수 있다고 제안했는데, 당시 목성은 태양과의 조우까지 목성을 지나 비행할 것을 제안했습니다.그 미션에는 "불과 얼음"이라는 꼬리표가 붙었다.그러나 그 제안은 받아들여지지 않았다.

명왕성 지하, 명왕성 350 및 Mariner Mark II

1989년 5월 앨런 스턴과 프랜 바게널을 포함한 과학자들과 엔지니어들이 "플루토 언더그라운드"라고 불리는 동맹을 결성했다.그것은 바이킹 프로그램 이후 화성 임무의 재개를 위해 성공적으로 로비를 벌인 또 다른 과학자들의 모임인 Mars Underground에 경의를 표하여 명명되었다.이 단체는 명왕성을 탐사 대상으로 ^[9]삼는 것을 목표로 편지 쓰기 캠페인을 시작했다.1990년, 명왕성 지하를 포함한 과학계의 압력 때문에, NASA의 엔지니어들은 명왕성에 대한 임무에 대한 개념을 조사하기로 결정했다.당시 명왕성의 대기는 겨울 동안 얼어붙어 지표면으로 떨어질 것으로 생각되었고, 따라서 그러한 일이 일어나기 전에 명왕성에 도착할 수 있기 때문에 가벼운 우주선이 바람직했다.최초의 컨셉 중 하나는 5년에서 6년 후에 명왕성에 도착할 40킬로그램의 우주선에 대한 것이었다.그러나 이 아이디어는 우주선에 탑재된 과학 기구를 ^[10]그 정도 크기로 소형화하는 것이 불가능하기 때문에 곧 폐기되었다.

명왕성 350으로 알려진 또 다른 미션 컨셉은 고다드 우주 비행 센터의 로버트 파르하와 명왕성 지하의 앨런 스턴과 프랜 바게날과 함께 개발되었는데, 이들은 둘 다 이 프로젝트의 연구 과학자로 일했다.명왕성 350은 350킬로그램의 우주선을 ^[11]명왕성에 보내는 것을 목표로 했다.이 우주선의 미니멀리즘적인 디자인은 갈릴레오와 카시니 같은 NASA가 당시 개발하던 대부분의 다른 큰 예산 프로젝트와는 달리, 더 빨리 여행하고 더 비용 효율적이 되도록 하는 것이었다.그러나 명왕성 350은 나중에 NASA의 미션 플래너들 사이에서 논란이 될 것이다. 그들은 이 프로젝트가 너무 작고 위험성이 높다고 생각했다.한때 고려되었던 대안은 명왕성 350의 ^[10]5억4천300만 달러의 비용과 대조적으로 2,000킬로그램의 무게와 32억 달러의 비용이 드는 Mariner Mark II 우주선의 구성을 명왕성에 보내는 것이었다.두 프로젝트가 승인을 받기 위해 경쟁하는 동안, 명왕성 350은 Mars Pathfinder와 NEAR ^[11]Shoemaker와 같은 작은 미션들을 채택하기 시작한 NASA의 미션 계획자들에게 더 선호되었다.

명왕성 우표

1991년 10월, 미국 우정국은 나사의 태양계 ^[12]탐사 기념 우표를 발매했다.이 시리즈는 행성의 이미지를 보여주고 보내진 연관된 우주선을 강조 표시하면서 모든 행성을 위한 우표를 특징으로 했다.그러나 명왕성의 우표는 우주선 이름 대신 "아직 탐사되지 않았다"라는 문구가 새겨진 특징 없는 구체를 묘사했다.이 우표는 제트 추진 연구소에서 열린 기념식에서 공개되었다.

행사에 참석한 두 명의 과학자 로버트 스테이흘레와 JPL 과학자 스테이시 와인스타인은 명왕성의 우표 위상에 영감을 받아 ^[13][14]명왕성에 우주선을 보낼 가능성에 대해 질문하기 시작했다.제트추진연구소의 엔지니어들도 명왕성의 "아직 탐사되지 않았다"라는 지위에서 영감을 얻어 ^[15][16]명왕성 탐사에 대한 아이디어를 내놓기 시작했다.

1992년 8월, Staehle은 명왕성의 발견자인 Clyde Tombaugh에게 전화를 걸어 그의 행성을 방문할 수 있도록 허락을 요청했다.톰보는 "나는 그에게 그가 그것에 환영한다고 말했다"고 나중에 기억했다. "그는 길고 추운 여행을 ^[17]가야 하지만"

명왕성 고속비행선

그 해에 Staehle은 JPL 엔지니어들과 캘리포니아 공과대학 학생들의 도움으로 Pluto Fast Flyby 프로젝트를 만들었다.이번 임무는 명왕성 350의 개념과 같은 이념을 예고했다. 즉, 우주선이 명왕성에 더 빨리 도착하고 개발 및 발사 비용이 저렴할 수 있도록 하기 위해서이다."급격한" 임무 개념으로 묘사된 이 임무는 명왕성으로 보내지는 두 대의 우주선을 보게 될 것이다.두 우주선 모두 무게가 각각 약 35-50kg (7kg 상당의 과학 기구 포함)에 불과했고, ^[13]발사 비용을 제외하고 이 프로젝트를 개발하는 데 미화 5억 달러가 들지 않을 것이다.Staehle에 의해 명왕성 350과 Mariner Mark II 프로젝트보다 "더 빠르고, 더 좋고, 더 싸다"라고 묘사된 이 접근법은 명왕성 350과 Mariner Mark II에 대한 모든 작업을 중단하고 대신 ^[11]새로운 명왕성 Fastby 프로젝트에 모든 자원을 옮기라고 명령한 당시 행정관 Daniel S. Goldin의 관심을 끌었다.

그러나 명왕성 고속비행기의 개발 과정에서 NASA, 골딘 행정관, 그리고 우주개발팀으로부터 여러 가지 우려가 있었다.미션에 대한 연구개발이 진행됨에 따라 프로젝트의 규모, 범위, 예산이 모두 확대되었습니다.게다가 1993년 8월 화성 관측기(Mars Observer)의 분실 이후 행성간 임무에 종사하는 팀원들과 팀원들의 사기는 떨어졌다.앨런 스턴은 나중에 명왕성 고속비행 프로젝트에 ^[10]대한 열의가 낮은 중요한 요인으로 이 사건을 언급할 것이다.

이 우주선은 타이탄 IV 로켓을 이용해 발사될 예정이었는데, 이 로켓은 각각 4억 달러의 비용이 들었고, 이에 따라 예산은 ^[11]10억 달러 이상으로 늘어났다.증가하는 예산 제약 때문에, 이중 우주선의 개념은 명왕성에 단일 우주선을 보내는 것을 선호하기 위해 폐기되었다.그러나 관리자 Goldin이 ^[10]보기에 이 프로젝트는 여전히 비용이 너무 많이 들었습니다.앨런 스턴은 타협안으로서 모스크바에 있는 러시아 우주 연구소 과학자들과 합의에 도달했다. 명왕성 고속 비행은 프로톤 로켓 위에 올려져 발사 비용을 4억 달러 이상 절감하게 된다.알렉 갈레예프 러시아 우주연구소장은 러시아가 ^[18]질량분석기로 명왕성의 대기를 연구한 뒤 명왕성에 영향을 미치는 대기 탐사선을 포함시키기로 해 스턴과 합의를 이뤘다.이 제안은 골딘 행정관에게 전달되었지만, JPL이 델타 ^[11]II와 같은 더 작은 로켓에 실려 명왕성 고속 비행이 발사될 가능성을 검토할 것을 권고하면서 거부권을 행사했다.

카이퍼 벨트, 명왕성 카이퍼 익스프레스 및 취소

1990년대 후반에는 해왕성 횡단 물체가 다수 발견되어 카이퍼 벨트의 존재를 확인했습니다.NASA가 JPL에 명왕성 플라이바이뿐만 아니라 카이퍼 벨트 물체(KBO) 플라이바이로 임무를 바꾸라고 지시할 정도로 카이퍼 벨트 임무에 대한 관심이 고조되었다.따라서 이 미션은 개정 전에 잠시 명왕성 익스프레스로 광고된 후 명왕성 카이퍼 익스프레스라는 이름으로 재명명되었다.이번에 우주선의 무게는 175킬로그램으로 다시 증가했고, NASA는 이 프로젝트의 ^[11]예산으로 더 많은 자유를 허락했다.

하지만, 골딘은 나중에 명왕성 카이퍼 익스프레스가 중요하지 않다고 판단했고, 따라서 이 프로젝트에 대한 자금을 대폭 삭감했다.결국, 과학 기구들의 공식 선정과 몇몇 조사관들의 임명에도 불구하고, 당시 과학 임무 책임자인 에드워드 J. 와일러는 1992년 이 프로젝트가 시작된 이후 예산 제약이 가중되고 있다는 점을 들어 2000년 명왕성과 카이퍼 벨트 임무 전체를 취소하라고 명령했다.취소 당시 예상 비용은 10억 ^[10][19]달러를 넘어섰다.

명왕성 카이퍼 익스프레스의 취소는 일부 우주 탐사 과학계를 화나게 했고, 이로 인해 행성 협회와 같은 단체들은 명왕성 카이퍼 익스프레스의 재기동이나 명왕성에 대한 임무 재개를 위해 NASA에 로비하게 되었다.과학자문위원회를 포함한 NASA 내부 부서들도 명왕성 임무에 ^[10]대한 지지를 표명했다.명왕성 카이퍼 익스프레스 취소로 인한 반발에 대응하여, 그것은 큰 예산이 투입된 플래그십 프로그램과 저예산 디스커버리 프로그램 사이에 맞는 새로운 종류의 임무를 시작하기로 결정되었고, 이전 명왕성 카이퍼 익스프레스 같은 임무에 대한 타협을 만들어냈는데, 이는 디스코프에게 너무 비싼 것으로 판명되었다.ery 프로그램.NASA가 뉴 프론티어 프로그램의 ^[19]첫 번째 미션의 일환으로 자금을 지원할 미션 컨셉을 선택하는 대회가 열렸다.

제안된 탐색(2003)

명왕성 궤도선/착륙선/샘플 귀환 임무는 2003년에 제안되었다.이 계획에는 지구에서 명왕성까지의 12년간의 여행, 궤도에서 지도 제작, 다중 착륙, 온수 탐사선, 그리고 샘플로 지구로 돌아오는 12년간의 여행을 위한 현장 추진제 생산이 포함되어 있다.동력 및 추진력은 바이모달 MITEE 원자로 ^[20]시스템에서 나온다.

뉴호라이즌스

치열한 정치 공방 끝에 2003년 ^[21]뉴 호라이즌스라는 명왕성에 대한 수정 임무가 미국 정부로부터 자금을 지원받았다.New Horizons는 2006년 1월 19일에 성공적으로 출시되었습니다.미션 리더인 S. 앨런 스턴은 1997년에 사망한 클라이드 톰보의 유골 일부가 우주선에 ^[22]안치되었다고 확인했다.

뉴호라이즌스는 2006년 9월 말 장거리 정찰 ^[23]이미저의 테스트에서 명왕성의 첫 번째 (먼) 이미지를 포착했다.약 42억 킬로미터 떨어진 거리에서 촬영된 이 사진들은 명왕성과 다른 카이퍼 벨트 물체들을 향한 조종에 중요한 먼 목표물들을 추적하는 우주선의 능력을 확인시켜주었다.2007년 초, 그 우주선은 목성의 중력 보조 장치를 이용했다.

2015년 2월 4일, NASA는 다가오는 ^[24]탐사선에서 명왕성의 새로운 이미지(1월 25일과 27일 촬영)를 공개했다.뉴호라이즌스는 명왕성과 가장 큰 위성인 카론의 사진을 찍기 시작했을 때 명왕성에서 203,000,000km 이상 떨어져 있었다.2015년 3월 20일, NASA는 명왕성과 ^[25]카론에서 발견될 표면 지형에 대한 이름을 제안하기 위해 일반 대중을 초대했다.2015년 4월 15일, 명왕성은 극지방의 ^[26]모자가 있을 가능성이 있는 이미지를 촬영했다.2015년 4월과 6월 사이, 뉴 호라이즌스는 허블 우주 망원경이 ^[27][28]생산할 수 있는 화질을 초과하는 명왕성의 이미지를 반환하기 시작했다.

탐사선 발사 직전과 직후에 발견된 명왕성의 작은 위성들은 이 위성들과 다른 카이퍼 벨트 물체들 사이의 충돌로 인해 약한 먼지 고리가 만들어졌을 수 있기 때문에 잠재적으로 위험한 것으로 간주되었다.만약 뉴호라이즌스가 그러한 링 시스템을 통과했다면, 마이크로메탈로이드 ^[29]손상을 잠재적으로 비활성화할 위험이 증가했을 것입니다.

뉴호라이즌스는 태양계를 가로지르는 3,462일간의 여행 끝에 2015년 7월 14일 명왕성에 가장 근접했다.명왕성에 대한 과학적 관찰은 가장 가까운 곳에 접근하기 5개월 전에 시작되었고, 그 만남 이후 적어도 한 달 동안 계속되었다.뉴호라이즌스는 명왕성과 달 카론의 지구지질학과 형태학 특성을 파악하고 명왕성의 중성대기와 탈출률을 분석하기 위해 영상기기와 전파과학 조사도구, 분광학 등의 실험을 포함한 원격감지 패키지를 사용했다.뉴호라이즌스는 명왕성과 카론의 표면도 촬영했다.

2015년 7월 14일에 찍힌 명왕성의 사진은 뉴호라이즌의 가장 가까운 거리로부터 15분 후에 18,000km 떨어진 곳에서 2015년 9월 13일에 지구로 보내졌으며 표면의 세부 사항과 대기 중의 ^[30][31]아지랑이가 있는 명왕성의 거의 일몰을 보여준다.

미래의 미션 컨셉

뉴호라이즌스에 대한 후속 미션은 공식적으로 계획되지 않았지만 적어도 두 가지 미션 컨셉이 연구되었습니다.2017년 4월, 텍사스 휴스턴에서 워크숍이 개최되어 후속 ^[32]임무에 대한 아이디어를 논의했습니다.후속 임무를 위해 이 그룹이 논의한 가능한 목표에는 화소당 30피트(약 1m)의 표면 지도 작성, 명왕성의 작은 위성 관측, 명왕성이 축을 중심으로 회전하면서 어떻게 변하는지에 대한 관측, 그리고 축 경사로 인해 장기간 어둠에 덮인 명왕성 지역의 지형 지도 작성 등이 포함된다.마지막 목표는 적외선 레이저 펄스를 사용하여 달성할 수 있습니다.뉴호라이즌스 수석 조사관 앨런 스턴에 따르면, "만약 우리가 궤도선을 보낸다면, 우리는 행성의 100퍼센트, 심지어 완전한 ^[32]그림자에 있는 지형까지도 지도화할 수 있습니다."스턴과 데이비드 그린스푼은 또한 탐사선 임무가 뉴호라이즌스 ^[33]자료에서 암시된 지표면 아래 바다의 증거를 찾을 수 있다고 제안했다.

뉴호라이즌스 비행 직후, 스턴은 카론의 ^[34]표면에서 명왕성을 관측할 후속으로 카론 착륙선을 제안했다.그러나, 명왕성과 카론이 조석으로 잠겨 있기 때문에, 그러한 착륙선은 명왕성의 카론 대향 반구만을 관찰할 것이다.휴스턴 워크숍 이후, 스턴은 명왕성과 그 ^[34]위성을 연구하는 동안 카론의 중력을 이용하여 궤도를 조정하는 카시니식 궤도선을 옹호하기로 마음을 바꿨다.이 탐사선은 NASA의 여명 임무와 유사한 전기 추진력을 사용할 수 있다.그리고 명왕성의 모든 과학 목표가 완료된 후 명왕성을 떠나 명왕성 너머의 새로운 KBO를 연구하기 위해 Charon의 중력을 사용할 수 있는 선택권을 갖게 될 것이다.스턴은 명왕성이 발견된 지 100주년이 되는 2030년에 탐사선이 발사되어 명왕성계까지 7-8년 동안 여행할 것으로 예상했다.

핵융합 가능 명왕성 궤도선과 착륙선

핵융합이 가능한 명왕성 궤도선과 착륙선은 NASA의 혁신적 고급 개념 프로그램(^[3][35]NIAC)에 의해 자금을 지원받은 2017년 1단계 보고서이다.프린스턴 새틀라이트 시스템의 수석 조사관 스테파니 토마스가 작성한 이 보고서는 명왕성에 대한 직접 핵융합 드라이브(DFD) 임무를 묘사하고 있다.핵융합로는 불과 4년 안에 1000kg의 궤도선과 착륙선을 명왕성 시스템에 보내는 데 사용될 것이다.^[36]

명왕성 홉, 건너뛰기, 점프

Global Aerospace Corporation은 "Pluto Hop, Skip, and Jump"이라는 제목의 명왕성 착륙선 컨셉을 콜로라도 ^[37][2]덴버에서 열린 2017 NIAC 심포지엄에서 발표했다.이 개념은 명왕성의 얇지만 넓게 펼쳐져 있는 대기의 끌림을 이용해 브레이크를 밟는 진입선을 묘사하고 있다.일단 명왕성의 표면에 오르면, 이 우주선은 명왕성의 낮은 중력을 이용하여 추진제를 사용하여 두 지점 사이를 뛰어다닐 것이다.이는 해왕성의 가장 큰 위성 트리톤을 탐사하기 위한 NASA의 트리톤 호퍼 개념과 유사하다.

페르세포네

2020년에 NASA에 제출된 또 다른 제안서는 "Persphone"^[38][39]이라고 명명된 명왕성과 카론 시스템의 궤도 탐사선이다.

그것은 5개의 RTG로 구동되며, 여러 대의 고해상도 카메라를 포함하며, 3년 동안 궤도를 돈다.핵심 목표는 명왕성에 지하 바다가 있는지 확인하는 것이다.예상 비용은 30억 달러입니다.

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