래디

LADEE
달 대기 및 먼지 환경 탐사선
LADEE w flare - cropped.jpg
달 궤도에서 라데를 그린 예술가의 묘사
미션 타입달 대기 연구
교환입니다.NASA
COSPAR ID2013-047a Edit this at Wikidata
새캣39246
웹 사이트nasa.gov/ladee
미션 기간프라이머리 미션: 100일
연장 미션 : 28일
총기간 : 223일
우주선 속성
버스MCSB
제조원에임스 연구소
발사 질량383 kg (844파운드)[1]
건조 질량248.2 kg (547파운드)[1]
페이로드 질량49.6 kg (150파운드)[1]
치수1.85×1.85×2.37m(6.1×6.1×7.8피트)[1]
힘295[1] 와트
임무 개시
발매일2013년 9월 7일 03:27 (2013-09-07)UTC03:27Z) UTC[2]
로켓미노타우루스 5세
발사장소월롭스 패드 0B
청부업자궤도[1]
임무 종료
처리.탈궤도
붕괴일자2014년 4월 18일 (2014-04-19), ~ 04:30 UTC
궤도 파라미터
레퍼런스 시스템셀레노 중심[3]
페리셀렌 고도25 ~ 50 km (16 ~31 [4]mi)
아포셀렌 고도60 ~ 80 km (37 ~50 mi)[4]
기울기157도[4]
기간111.5~116.5분[1]
에폭계획(과학 단계)
달 궤도선
궤도 삽입2013년 10월 6일 10:57 UTC
LADEE.png
미션의 로고 타입

달 대기 및 먼지 환경 탐사선(LADEE; /lédi/)[5]은 NASA의 달 탐사 및 기술 시연 임무였다.2013년 [6]9월 7일 미노타우르 5호 로켓에 실려 중부 대서양 지역 우주 항구에서 발사되었다.7개월간의 임무 동안, LADEE는 달 주변의 먼지와 달의 외기권을 연구하기 위해 기구를 사용하여 달의 적도 주위를 돌았다.장비에는 먼지 감지기, 중성 질량 분석기, 자외선 가시 분석기 등이 포함됐으며 레이저 통신 [7]단말기로 구성된 기술 시연도 있었다.이 임무는 2014년 4월 18일 우주선의 관제사들이 의도적으로 달의 반대편에 라데를 충돌시켰을 때 끝났는데,[8][9] 이후 라데는 순드만 5호 [10]분화구 동쪽 가장자리 근처에 있는 것으로 밝혀졌다.

계획 및 준비

LADEE는 2008년 [citation needed]2월 NASA 예산 발표 때 발표되었습니다.그것은 처음에 중력 회복 및 내부 연구소([11]GRAIL) 위성으로 발사될 계획이었다.

2013년 [12]4월 NASA의 에임스 연구 센터에서 본격적인 열진공 챔버 테스트를 하기 전에 음향, 진동, 충격 테스트를 포함한 기계적 테스트를 완료했습니다.2013년 8월 동안 LADEE는 최종 균형 조정, 연료 공급 및 런처 장착을 거쳤으며, 9월 [13]6일에 열리는 런칭 윈도우에 대비하여 8월 31일까지 모든 런칭 전 작업이 완료되었습니다.

NASA 에임스는 LADEE의 일상적인 기능을 담당했고, 고다드 우주 비행 센터는 센서 스위트 및 기술 시연용 페이로드를 운용하고 발사 [14]작업을 관리했습니다.LADEE 임무에는 우주선 개발과 과학 장비, 발사 서비스, 임무 운영, 과학 처리 및 릴레이 지원이 [1]포함된 약 2억 8천만 달러가 들었다.

대기 광채

일출과 일몰에 아폴로호 승무원들은 노을과 [15]광선을 보았다.이 아폴로 17호의 스케치는 신비로운 황혼의 광선을 묘사하고 있다.

달은 미립자가 끊임없이 달 표면에서 튀어 오르내리는 약한 대기를 가지고 있어 겉보기에는 정적인 것처럼 보이지만 끊임없이 움직이는 먼지 입자로 구성된 "먼지 대기"를 만들어 낼 수 있다.1956년부터 [16]제안된 모델들에 따르면, 달의 밝은 면에서는, 태양 자외선과 X-선이 달 토양에서 원자와 분자의 전자를 떨어뜨릴 만큼 충분히 에너지적이다.양전하는 달의 미세한 먼지(1마이크로미터 이하)가 표면에서 튀어나와 수 미터에서 수 킬로미터의 높이로 상승할 때까지 축적되며, 가장 작은 입자는 [16][17][18][19]가장 높은 고도에 도달합니다.결국 그것들은 그 과정이 반복되는 표면으로 다시 떨어집니다.밤에는 태양풍의 전자에 의해 먼지가 음전하를 띤다.실제로, "분수 모델"은 밤 쪽이 낮 쪽보다 더 높은 전압을 충전하여 먼지 입자를 더 빠른 속도와 [17]고도로 발사할 수 있음을 암시합니다.이 효과는 달의 궤도가 지구의 [20]자기장을 통과하는 동안 더욱 강화될 수 있습니다. 더 자세한 내용은 달의 자기장을 참조하십시오.터미네이터에서는 주간 영역과 야간 영역 사이에 상당한 수평 전장이 형성되어 수평 먼지 [20]수송이 발생할 수 있습니다.

또한, 달은 인간의 눈으로 감지할 수 없을 정도로 희미한 "나트륨 꼬리"를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다.그것의 길이는 수십만 마일이고, 1998년 보스턴 대학 과학자들이 레오니드 유성 폭풍을 관찰한 결과 발견되었다.달은 끊임없이 표면에서 나트륨 원자를 방출하고 있으며,[21][22][23] 태양 복사 압력은 나트륨 원자를 태양 반대 방향으로 가속시켜 태양으로부터 떨어진 길쭉한 꼬리를 형성한다.2013년 4월 현재, 보고된 달빛의 [24]원인이 이온화 나트륨 가스 원자인지 대전 먼지인지는 아직 밝혀지지 않았다.

중국 착륙선

2013년 12월 1일 발사되어 12월 [25]6일 달 궤도에 진입한 중국의 창어 3호 우주선은 약한 달의 외기를 엔진 발사에서 나오는 추진체와 [26]착륙에서 나오는 달의 먼지로 오염시킬 것으로 예상되었다.이것이 달 외기권의 기준선 측정값과 같은 LADEE의 [26]임무를 방해할 수 있다는 우려가 제기되었지만, 대신 우주선의 추진 시스템 배기의 양과 구성이 [27]모두 알려져 있기 때문에 추가적인 과학적 가치를 제공했다.LADEE의 데이터는 달 [27][28]외기권의 배기와 먼지의 분포와 최종 소산을 추적하는 데 사용되었다.또한 배기가스의 한 성분인 물의 이동을 관찰할 수 있었으며, 이는 어떻게 그것이 [29]달 극지 주변에서 운반되고 갇히는지에 대한 통찰력을 주었다.

미션 목표

LADEE 미션은 세 가지 주요 과학 [30]목표를 달성하기 위해 고안되었습니다.

  • 약한 달 외기권이 추가적인 인간 활동에 의해 교란되기 전에 지구 밀도, 구성 및 시간 변동을 파악한다.
  • 아폴로 우주 비행사가 지표면에서 수십 킬로미터 떨어진 곳에서 산란 방출을 목격한 것이 나트륨 글로우인지 먼지인지를 확인합니다.
  • 먼지 충격기 환경(크기, 주파수)을 문서화하여 전초기 및 미래의 로봇 임무에 대한 설계 엔지니어링을 안내한다.

테크놀로지 데먼스트레이션의 목표는 다음과 같습니다.

우주 비행 작전

발사 중 달 대기 및 먼지 환경 탐사기
개구리 포토봄스 LADEE 발사
버지니아에서 본 LADEE는 궤도로 향한다(장시간 노출 사진).

시작하다

LADEE는 2013년 9월 7일 03:27 UTC(9월 6일 오후 11:27 EDT)에 미노타우르 V 수송 [32]로켓을 타고 대서양 중부 지역 우주 항구의 왈롭스 비행 시설에서 발사되었다.이것은 그 시설에서 발사된 최초의 달 탐사선이었다.이번 발사는 메인주에서 사우스캐롤라이나주까지 미국 동부 해안의 많은 부분을 가시화할 수 있는 가능성을 가지고 있었다. 맑은 날씨로 인해 뉴욕시에서 버지니아주까지 수많은 관측자들이 오르막, 1단계 차단, 2단계 [33]점화 과정을 관찰할 수 있었다.

미노타우르 V는 고체 추진제 로켓이기 때문에, 이 임무에 대한 우주선 자세 제어는 보다 연속적인 폐쇄 루프 피드백을 가진 일반적인 액체 연료 로켓과는 조금 다르게 작동했다.처음 세 개의 미노타우르 스테이지가 속도를 얻고 예비 궤도로 이동하기 위해 "사전 프로그램된 자세 프로파일"을 비행하고, 4번째 스테이지가 비행 프로파일을 수정하고 회전 안정화된 5번째 스테이지의 근점까지 LADEE 우주선을 전달하여 우주선을 높은 타원 궤도로 이동시키는 데 사용됩니다.d 지구는 3개의 지구 중 첫 번째 지구로, 한 달간의 달 [34]통과를 시작합니다.

현재 라데 우주선에서 분리되었지만, 미노타우르 V의 4단계와 5단계는 모두 궤도에 도달했고, 현재는 지구 [3]궤도에서 우주 파편이다.

압력파에 높이 던져진 개구리의 발사 사진이 소셜 미디어에서 인기를 끌었다.개구리의 상태는 불확실하다.[35][36]


달 탐사선

아티스트 컨셉의 LADEE 점화 스러스터
2013년 9월 7일부터 2013년 10월 31일까지의 LADEE 궤도 애니메이션
래디· 달· 지구
2013년 10월 1일부터 2014년 4월 17일까지의 달 궤도 애니메이션
래디· 달

LADEE는 달의 통과에서 특이한 접근을 했다.매우 타원형의 지구 궤도로 발사된 이 우주선은 달 궤도에 진입할 수 있을 만큼 가까이 접근하기 전에 지구 주위를[3] 3바퀴 더 크게 돌았다.운송에는 약 한 [37]달이 걸렸다.

미노타우르스와 분리된 후, 위성의 반응 바퀴에 높은 전류가 감지되어 정지되었다.결함의 징후는 없었고, 보호 한계를 조정한 다음 [38]날 반응 휠이 있는 방향을 재개했습니다.

LADEE 우주선은 3분간의 엔진 [3]연소를 사용하여 3번째 궤도 근지점에서 발생한 달 궤도 삽입(LOI)을 달성하기 전에 지구를 "단계적 궤도"로 세 번 돌았다.세 번째 지구 궤도의 목표 궤도는 근점 200km, 원점 278,000km, 경사 37.65도였다.근지점의 계획된 인수는 155도이고, 특징적인 에너지인 C3는 -2.752 km/[3]s이다2.궤도 페이징 루프를 이용한 새로운 궤적은 네 가지 주요 [39]이유로 수행되었다.

  • 미노타우르 V 발사체는 383kg(844파운드)의 라데를 달 횡단주입에 직접 넣기에는 델타-v가 부족했다.
  • 미노타우르 V(Minotaur V)의 잠재적 비공칭 발사 산란을 처리할 수 있다. 미노타우르 V는 5개의 고체 로켓 단으로 구성되어 있으며 특별히 정밀한 로켓으로 간주되지 않으며 추진제 효율적인 방식으로 최초 주입 궤도에서 궤도 프로파일이 대규모 산란에 유연하게 유지되도록 한다.
  • 발사 기간을 5일로 늘렸습니다.이 경우 첫날 창 첫머리에 시작했기 때문에 LADEE는 이 기능이 필요하지 않았습니다.
  • 우주선을 이용한 궤도 조작이 비정상적이거나 빗나갔을 때 임무의 견고성을 높일 수 있습니다.

달 궤도 및 시스템 점검

LADEE는 2013년 10월 6일 달 궤도에 진입했으며, 이때 LADEE는 24시간의 [40]타원 포획 궤도에 진입했다.LADEE는 2013년 [41]10월 9일 4시간 궤도로 더 낮아졌고, 10월 12일 약 30일 [42]동안 진행된 시운전 단계에서 고도 약 250km(160mi)의 달 주위의 원형 궤도로 추락하는 화재가 발생했다.LADEE의 시스템과 계측기는 궤도가 75 km(47 mi) [3]고도로 내려간 후에 점검되었다.

달 레이저 통신 시연

주요 기사:달 레이저 통신 시연
LLCD의 광학 모듈 설명

LADEE의 달 레이저 통신 시연(LLCD) 펄스 레이저 시스템은 2013년 10월 18일 385,000 킬로미터 (239,000 mi)의 거리에서 우주선과 지상국 사이에 데이터를 전송하는 성공적인 테스트를 수행했다.이번 실험은 우주선에서 지상까지 622메가비트/초(Mbps)의 다운링크 기록과 지상국에서 [43]우주선까지 20Mbps의 무오류 데이터 업로드 속도를 세웠다.테스트는 30일간의 테스트 [44]기간에 걸쳐 실시되었습니다.

LLCD는 자유 공간 광통신 시스템입니다.NASA가 전파 대신 광학 레이저를 이용한 쌍방향 우주 통신을 시도한 것은 이번이 처음이다.그것은 미래의 NASA 위성에 레이저 시스템을 작동시킬 것으로 예상된다.

과학 단계

과학 작업을 위해, LADEE는 20 km의 주변과 60 [1]km의 아포셀린을 가진 궤도로 이동되었다.LADEE의 주요 임무의 과학 단계는 처음에는 100일로 [3]계획되었고, 나중에는 28일 연장되었다.그 연장은 과학자들이 달의 약한 [45]외기권의 본질을 밝혀내는 데 도움을 주기 위해 위성에 매우 낮은 고도 데이터를 추가로 수집할 수 있는 기회를 제공했다.

임무 종료

우주선 관제사들은 2014년 4월 11일 라데를 달 표면으로부터 2km 이내까지 낮추고 4월 21일까지 [8][9][46]충돌하도록 최종 엔진 연소를 명령했다.탐사선은 4월 15일 2014년 4월 월식을 다루었는데, 이 기간 동안 4시간 [47]동안 지구의 그늘에 있었기 때문에 전력을 생산할 수 없었다.에너지를 절약하면서도 우주선을 [47]따뜻하게 유지하기 위해 행사 기간 동안 과학 기구들을 끄고 히터를 껐다.엔지니어들은 LADEE가 그러한 환경을 다루도록 설계되지 않았기 때문에 생존할 것이라고 예상하지 못했지만, 몇 가지 압력 센서 [9]오작동만으로 일식을 면했다.

4월 17일 마지막 궤도 동안, 라데의 근일점은 달 [48]표면으로부터 300 미터 이내에서 그것을 촬영했다.4월 18일 UTC 4시 30분경 달 [8][49]뒤로 이동하면서 우주선과의 접촉이 두절되었다.라데는 4시 30분에서 5시 22분 사이에 5,800km/[9][48]h의 속도로 달의 뒷면 표면에 충돌했다.달의 뒷면은 루나와 아폴로 착륙 지점과 [8]같은 역사적으로 중요한 장소들을 손상시킬 가능성을 피하기 위해 선택되었다.NASA는 충돌 위치를 촬영하기 위해 달 정찰 궤도선을 사용했는데, 충돌 위치는 순드만 5호 [10][46][48]분화구의 동쪽 가장자리 근처인 것으로 확인되었습니다.

LADEE - 충격[10] 크레이터
충격 전
충격 후
중첩 이미지
Sundman V 크레이터(동쪽 림)2014년 4월 18일

우주선

설계.

LADEE는 나사의 에임스 연구 [50]센터에 의해 설계, 통합, 건조 및 테스트된 최초의 우주선이다.이 우주선은 새로운 설계(이전에 비행한 적이 없는 우주선 버스)로 일반적인 NASA 과학 임무보다 훨씬 저렴한 비용으로, 새로운 우주선을 처음 사용하는 새로운 로켓(미노)을 다루면서, 높은 신뢰도의 우주 비행 궤적 계획으로 달에 발사하는 궤적 설계 팀에 새로운 도전을 제시했습니다.타우르 V)와 비행시험 유산이 없는 우주선.(위의 달 운송 참조).[50]

LADEE 미션은 248.2 kg (547파운드)의 연료 공급되지 않은 질량의 경량 탄소 복합체로 만들어진 모듈러 공통 우주선 버스 또는 차체를 사용합니다.버스는 다양한 모듈 또는 적용 가능한 시스템을 사용하여 달 및 지구 근접 물체로의 항해를 포함한 다양한 종류의 임무를 수행할 수 있습니다.이 모듈식 개념은 맞춤형 설계에서 벗어나 다중 사용 설계 및 조립 라인 생산으로 전환하기 위한 혁신적인 방식이며, 이는 우주선 [51]개발 비용을 크게 절감할 수 있습니다.LADEE 우주선 버스 모듈은 항전, 전기 시스템 및 자세 센서를 탑재하는 라디에이터 모듈, 버스 모듈, 가장 큰 두 개의 계측기를 탑재하는 페이로드 모듈 및 추진 [1]시스템을 수용하는 확장 모듈로 구성됩니다.

사양

주요 구조물은 높이 2.37m(7.8ft), 폭 1.85m(6.1ft), 깊이 1.85m(6.1ft)이다.우주선의 총 질량은 383kg이다.[1]

힘

전력은 1AU에서 295W를 생산하는 실리콘 태양전지 30개 패널로 구성된 태양광 발전 시스템에 의해 생성되었다.태양 전지판은 위성의 외부 표면에 장착되었고, 전력은 리튬 이온 배터리 하나에 저장되었으며, 최대 28볼트의 24Ah의 [1]전력을 공급하였다.

추진 장치

LADEE 추진 시스템은 궤도 제어 시스템(OCS)과 반응 제어 시스템(RCS)으로 구성되었다.OCS는 큰 속도 조정을 위해 +Z 축을 따라 속도 제어를 제공했습니다.RCS는 OCS 시스템 화상 시 3축 자세 제어 기능을 제공하였으며, OCS [32]화상 간 주요 자세 제어 시스템인 반응 바퀴에 운동량 덤프를 제공하였다.

메인 엔진은 455N 고성능 아포기 스러스터(HiPAT)였습니다.고효율 22N 자세 제어 스러스터는 고온 재료를 사용하여 제조되며 HiPAT와 유사합니다.주 엔진은 우주선 궤도 보정 기동을 위한 추력의 대부분을 제공했다.제어 시스템 추진기는 이 [1]임무의 과학 단계를 위해 계획된 작은 기동에 사용되었다.

과학 단계에 이어 폐로 기간이 발생했고, 이 기간 동안 우주선이 달 [1]표면에 충돌할 때까지 고도가 점차 낮아졌다.

과학 페이로드

LADEE는 3개의 과학 기구와 기술 시연용 적재물을 운반했다.

과학 페이로드의 구성 [52]요소는 다음과 같습니다.

  • NMS(Neutral Mass Spectrometer)는 질량분광학으로 외기 원자와 분자의 위치 측정을 수행했다.NMS의 일부는 Mars Science Laboratory의 SAM 계측기를 기반으로 했다.
  • 자외선 가시 분광법으로 먼지와 외기를 모두 측정한 UVS(UV-Vis Spectrometer)입니다.이 계측기는 LCROSS 미션의 UV-Vis 분광계를 기반으로 했습니다.
  • 충격 이온화 검출기를 사용하여 먼지를 직접 측정한 LDEX(Lunar Dust Experiment)입니다.이것은 [53]검출기에 부딪히는 입자의 이온화를 측정함으로써 기능합니다.이 악기는 갈릴레오, 율리시스, 카시니에 대한 유사한 악기로부터 얻은 경험을 바탕으로 만들어졌다.

테크놀로지 데모 페이로드

LADEE는 또한 광통신 시스템을 테스트하기 위한 기술 시연 페이로드도 실었다.Lunar Laser Communication 데먼스트레이션(LLCD; 달 레이저 통신 시연)은 광섬유 케이블로 데이터를 전송하는 것과 거의 같은 방식으로 레이저를 사용하여 빛의 펄스로 데이터를 송수신했습니다.3개의 지상국이 사용되었습니다.이 통신 방법은 잠재적으로 이전의 무선 주파수 통신 [31][54]시스템보다 5배 높은 데이터 속도를 제공할 수 있습니다.이 기술은 2017년에 [55][56]발사될 예정인 NASA의 레이저 통신 릴레이 시연(LCRD) 시스템의 바로 이전 기술이다.

  • LADEE with instruments labeled

    기기 라벨이 부착된 LADEE

  • NMS

    NMS

  • UVS

    UVS

  • LDEX

    LDEX

예비 결과

LADEE [57]과학팀은 2013년 12월 14일 창어 3호가 착륙할 당시 수집한 데이터를 계속 분석했다.

  • 달먼지퇴치(LDEX)팀은 착륙 무렵 먼지가 증가하는 것을 발견했다.그러나 상승은 착륙 시간보다 몇 시간 앞서 발생했다는 것은 다른 원인을 시사한다.실제로 쌍둥이자리 유성우는 이 착륙 이벤트와 동시에 발생했으며 착륙 기간 [57]전, 착륙 기간 중 및 후에 먼지 카운트가 증가했다.연구팀은 "창어 3호의 최종 강하 시 라데가 달의 토양 입자를 발견했다면 제미니드가 만들어낸 사건의 배경에서 [57]사라졌을 것"이라고 보고했다.
  • 중성질량분석계(NMS) 팀은 질소2([57]N)뿐만 아니라 물, 일산화탄소, 이산화탄소(CO, CO2)와 같은 배기가스 종에 대한 데이터를 검색해 왔습니다.
  • 자외선 및 가시광선 분광계(UVS)는 착륙과 유성우의 영향을 찾기 위해 일련의 전후 관측을 수행했다.분석 결과 쌍둥이자리 유성우와 관련하여 외기권의 나트륨이 증가했으며 먼지로 인한 빛의 산란도 증가하였다.UVS는 또한 원자 산소의 방출 라인을 모니터링했으며, 철(Fe)과 티타늄(Ti)의 존재를 나타낼 수 있는 방출을 확인했는데, 이는 예상되었지만 [57]이전에 관찰된 적은 없었다.
  • 헬륨, 아르곤, 네온 가스는 달 [58][59]외기권에서 가장 풍부한 종으로 밝혀졌다.헬륨과 네온은 태양풍에 [58]의해 공급되는 것으로 밝혀졌다.
  • 2015년 8월 17일, LADEE 우주선을 이용한 연구에 기초하여, NASA 과학자들은 [60]달의 외기권에서의 네온 발견을 보고했다.

팀.

LADEE 팀은 워싱턴 D.C.의 NASA 본부, 나사의 에임스 연구 센터, 캘리포니아 모핏 필드, 나사의 고다드 우주 비행 센터, 메릴랜드 그린벨트, 그리고 콜로라도 대학의 [61]볼더 대기 및 우주 물리학 연구소에서 온 기부자들을 포함했다.초청 조사관에는 캘리포니아 대학 버클리 출신이 포함되어 있습니다.존스 홉킨스 대학 응용 물리학 연구소, 메릴랜드 로렐, 콜로라도 대학, 메릴랜드 대학, 그리고 NASA의 Goddard Space Flight Center,[61] 메릴랜드 그린벨트.

갤러리

  • LADEE in August 2013, prior to being encapsulated into its fairing

    2013년 8월 페어링에 캡슐화되기 전 LADEE

  • LADEE mounted on the vibration table prior to the start of vibration testing in January 2013

    2013년 1월 진동시험 시작 전 진동테이블에 장착된 LADEE

  • LADEE in the clean room at Ames Research Center before its solar panels were attached

    태양 전지판이 부착되기 전 에임스 연구센터 클린룸에 있던 라데

  • The Modular Common Spacecraft Bus that would become LADEE's bus, being tested at Ames in 2008. Note Apollo 11 astronaut Buzz Aldrin's signature at the top of the bus.

    2008년에 Ames에서 테스트되고 있는, LADEE의 버스가 되는 모듈러 공통 우주선 버스.버스 꼭대기에 있는 아폴로 11호 우주인 버즈 올드린 씨의 사인을 주목하세요.

2014년 2월 8일 촬영된 LADEE의 스타 트래커에 의해 포착된 달의 첫 이미지.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n "Press Kit: Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) Launch" (PDF). NASA.gov. August 2013. Retrieved September 8, 2013.
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