LUMIO (우주 임무)

LUMIO (space mission)
LUMIO
이름달 유성체 충돌 관측기
미션 유형달 탐사
임무수행기간12개월(예정)
우주선의 특성
우주선LUMIO
우주선 종류12U 큐브샛
버스큐브샛
제조자아르고텍
발사 질량28kg
미션시작
출시일자2026년(예정)
달 궤도선
궤도헤일로 궤도

루미오 미션 로고.

루나르 운석 충돌 관측기(LUMIO)는 2026년 [1][2][3]초에 발사될 것으로 예상되는 달 탐사 임무입니다.이 임무의 주요 목표는 달 [2]뒷면에 있는 지구 근접 유성체의 영향을 감지, 수량화 및 특성화하는 것입니다.그 우주선은 지구-달 [4]시스템의 L2 라그랑주점 주변의 후광 궤도에서 작동할 12-U 큐브샛으로 구성되어 있습니다.이 임무는 현재 폴리테크니코 디 밀라노, 아르고텍, 레오나르도, IMT, [5]노틸러스[6], S&T [7][8]노르웨이를 포함한 국제 컨소시엄에 의해 개발되고 있습니다.

LUMIO의 주요 과학적 탑재물은 LUMIO-Cam이라고 불리는 맞춤형 광학 카메라로, 소행성 충돌로 인한 섬광을 감지하기 위해 달 표면을 관측할 것입니다.이 임무의 과학적 데이터는 달 [2][3]환경에서 유성체의 흐름에 대한 최초의 완전하고 정확한 모델을 정교하게 만들기 위해 지구로부터의 관측과 통합될 것입니다.

배경

지구 근접 유성체는 크기가 마이크로미터에서 [9]미터에 이르는 소행성과 혜성의 파편입니다.이 물체들은 매일 지구와 달에 영향을 미칩니다.매일 약 33톤의[3] 이 파편들이 지구 대기로 빨려 들어가는 것으로 추정됩니다.하지만, 대기권 진입의 극심한 열기 때문에, 소수만이 겨우 표면에 도달할 수 있습니다.달에는 대기가 없기 때문에, 달의 충돌은 훨씬 더 빈번하고 [10]표면의 인간과 로봇 운영에 지속적인 위협을 구성합니다.

유성체가 지면에 충돌하면 대부분의 운동 에너지가 갑자기 열로 전환되어 충돌하는 질량을 부분적으로 증발시키고 2차 잔해를 [3]현장 전체에 흩뿌립니다.만약 표면이 움브라에 있는 곳에서 충돌이 일어난다면, 그것은 지구의 광학 망원경으로 감지할 수 있는 밝은 섬광으로 나타납니다.섬광의 강도를 측정하여 [11]유성체의 운동 에너지를 결정할 수 있습니다.

하지만, 지구로부터의 관측은 밤에 수행되어야 하고 종종 대기 현상에 의해 방해를 받습니다.게다가, 오직 달의 관측 가능한 표면에서 발생하는 충격들만 [2]감지될 수 있습니다.

반대로 LUMIO는 L2 지구-문 라그랑지안 [4]점 주위의 궤도에서 달 뒷면에서 일정하고 방해받지 않는 시야를 가질 것입니다.관측 기간(즉, 표면이 그림자에 있을 때)이 지구와 반대이기 때문에 LUMIO는 달 표면의 모니터링된 부분을 상당히 증가시킬 것입니다.우주선에서 나온 측정치와 지구에서 나온 측정치는 달에 충돌하는 유성체의 확률과 분포에 대한 [12]더 자세한 통계를 제공할 것입니다.

우주선

LUMIO는 30x20x20cm 치수의 12U 큐브 시트로 최대 습윤 질량은 [2]28kg입니다.이 플랫폼은 토리노에 기반을 둔 이탈리아 항공우주공학 회사인 아르고텍에 [1]의해 제조될 것입니다.Argotec은 NASA의 DART [13]우주선의 동반자인 LICIA 큐브와 Artemis-1 [14]미션의 보조 탑재체 중 하나인 Argomoon을 설계하여 심층 우주 큐브샛에서 이전에 경험한 적이 있습니다.

우주선은 최종 궤도에 도달하는 데 필요한 우주 기동과 작은 정거장 유지 [1][15]보정을 수행하기 위해 추진 시스템을 장착할 것입니다.

IMT에 의해 생산된 확장 가능한 태양열 어레이는 [1]임무의 모든 단계에서 충분한 전력을 제공할 것입니다.또한 IMT는 지구와의 통신을 설정하고 내비게이션 [1]루틴을 수행하는 데 필요한 X-밴드 트랜스폰더를 제조합니다.

임무 프로필

궤도

L2 라그랑지안 점은 지구-달 시스템의 결합 중력장에서 특정 평형 구역입니다.L2 지점에서 두 천체의 중력 인력이 결합됩니다.이것 때문에, 그것은 후광 궤도라고 불리는 3차원 궤도의 특정 계열이 존재하는데, 위성은 그것을 [4]공전하지 않고 달 근처에 머물기 위해 이용할 수 있습니다.

LUMIO 우주선은 36,000에서 86,000 [2]킬로미터 사이의 거리에서 달의 뒷면을 지속적으로 관찰할 수 있는 가능성을 가지고 이러한 궤도 중 하나로 비행할 것입니다.

미션 단계

Phases of the LUMIO mission.
LUMIO 미션 단계.

LUMIO 미션은 4단계로 [4]나뉩니다.

  1. 주차 단계.우주선은 2차 탑재체로 발사되고 운반선에 의해 자기 중심 궤도로 방출됩니다.이 단계의 14일 동안 큐브샛은 커미셔닝을 시작할 것입니다.
  2. 전송 단계.LUMIO는 안정적인 매니폴드 주입 기동(SMIM)을 수행하고 L2 지점을 향해 이송을 시작합니다.이 단계의 기간은 14일입니다.
  3. 수술 단계.우주선은 HIM(헤일로 주입 기동)을 실행하고 작동 궤도에 삽입됩니다.이 1년 동안 LUMIO는 모든 과학적 과제를 수행하고 데이터를 지구로 중계할 것입니다.위성을 공칭 궤도에 유지하기 위해 여러 개의 스테이션 유지 기동이 수행됩니다.
  4. 인생의 끝.작전 단계가 끝나면 LUMIO는 우주선의 안전한 폐기를 위한 최종 기동을 수행할 것입니다.

과학 탑재량

LUMIO-Cam은 LUMIO 임무의 주요 과학 장비입니다.그것은 레오나르도가 그들의 시설인 캄피 비센치오(플로렌스)에서 디자인하고 제조할 것입니다.이 카메라는 1024 x 1024 픽셀의[11] 해상도를 가지며 시각 [2]및 근적외선 스펙트럼 모두에서 이미지를 획득할 수 있습니다.최대 30ms의 [11]지속 시간으로 플래시를 감지하기 위해 새로 고침 빈도는 초당 15프레임입니다.

카메라의 초점 거리는 127mm이며, 시야각은 6.0㎜입니다.이 각도 크기는 [11]궤도의 가장 가까운 지점에서 겉보기 크기가 5.6°인 달의 전체 디스크 관측을 수행하기에 충분합니다.

달 표면의 50% 이상이 빛날 때, 알베도에서 파생된 눈부심은 너무 강렬해서 불이 켜지지 않은 부분의 섬광을 관찰할 수 없습니다.이로 인해 표면 모니터링은 15일의 시간 [11]창에서 50%만 가능합니다.우주선은 다음 감시창을 기다리는 동안 정거장 유지 기동과 2차 과학 활동을 수행할 것입니다.

과학 단계에서 페이로드에 의해 생성되는 데이터의 양은 하루에 [2]5TB에 가깝습니다.이 값이 너무 커서 지구로 다시 전송할 수 없기 때문에 이미지는 사전에 온보드에서 처리됩니다.충격 섬광이 감지된 영상만 지상국으로 전송되므로 필요한 데이터 전송이 하루에 [2]약 1MB로 줄어듭니다.

내비게이션 실험

전체 디스크 탐색을 위한 이미지 처리의 세 가지 단계: 이미지 획득(1), 에지 감지(2), 타원 피팅(3).

LUMIO 미션의 두 번째 목표는 지상국과 [2][16]통신하지 않고 완전한 자율성으로 내비게이션 루틴을 수행할 수 있는 가능성을 보여주는 것입니다.LUMIO-Cam의 이미지는 광학 항법 알고리즘에 의해 처리되어 달에 대한 위성의 위치를 추정할 수 있습니다.사용될 기술은 풀 디스크 내비게이션이라고 하며 100km [16]미만의 작동 정확도를 달성할 것으로 예상됩니다.

이 기술로 각 그림은 달의 가장자리를 찾기 위해 처리됩니다.그런 다음 타원이 장착되어 영상에서 전체 달지의 위치를 재구성합니다.적합 타원은 3차원 달 타원체를 영상 평면에 2차원 투영한 것입니다.카메라의 특성과 달 타원체의 치수가 알려져 있기 때문에 타원점은 칼만 [16]필터에서 상태 측정으로 사용할 수 있습니다.

참고 항목

레퍼런스

  1. ^ a b c d e "LUMIO". ASI (in Italian). Retrieved 2023-07-06.
  2. ^ a b c d e f g h i j Topputo, F.; Merisio, G.; Franzese, V.; Giordano, C.; Massari, M.; Pilato, G.; Labate, D.; Cervone, A.; Speretta, S.; Menicucci, A.; Turan, E.; Bertels, E.; Vennekens, J.; Walker, R.; Koschny, D. (2023-01-01). "Meteoroids detection with the LUMIO lunar CubeSat". Icarus. 389: 115213. doi:10.1016/j.icarus.2022.115213. ISSN 0019-1035. S2CID 251828587.
  3. ^ a b c d "LUMIO (Lunar Meteoroid Impact Observer)". www.eoportal.org. Retrieved 2023-07-06.
  4. ^ a b c d Cipriano, Ana M.; Dei Tos, Diogene A.; Topputo, Francesco (2018). "Orbit Design for LUMIO: The Lunar Meteoroid Impacts Observer". Frontiers in Astronomy and Space Sciences. 5. doi:10.3389/fspas.2018.00029. ISSN 2296-987X.
  5. ^ "IMT srl". Retrieved 2023-07-11.
  6. ^ "Nautilus". Retrieved 2023-07-11.
  7. ^ "S[&]T Norway". Retrieved 2023-07-11.
  8. ^ "Opening Details". Politecnico di Milano. Retrieved 2023-07-06.
  9. ^ Cervone, A.; Topputo, F.; Speretta, S.; Menicucci, A.; Turan, E.; Di Lizia, P.; Massari, M.; Franzese, V.; Giordano, C.; Merisio, G.; Labate, D.; Pilato, G.; Costa, E.; Bertels, E.; Thorvaldsen, A. (2022-06-01). "LUMIO: A CubeSat for observing and characterizing micro-meteoroid impacts on the Lunar far side". Acta Astronautica. 195: 309–317. doi:10.1016/j.actaastro.2022.03.032. hdl:11311/1207340. ISSN 0094-5765. S2CID 247755451.
  10. ^ Mohon, Lee (2017-03-06). "About Lunar Impact Monitoring". NASA. Retrieved 2023-07-06.
  11. ^ a b c d e Topputo, Francesco; Merisio, G.; Giordano, G.; Franzese, V.; Cervone, A.; Speretta, S.; Menicucci, A.; Bertels, E.; Thorvaldsen, A (2021). "Current Status of LUMIO Mission: Characterizing Lunar Meteoroid Impacts with a CubeSat". 72nd International Astronautical Conference.
  12. ^ Merisio, Gianmario; Topputo, Francesco (2023-01-01). "Present-day model of lunar meteoroids and their impact flashes for LUMIO mission". Icarus. 389: 115180. doi:10.1016/j.icarus.2022.115180. ISSN 0019-1035. S2CID 251114167.
  13. ^ "LICIACube". ASI (in Italian). Retrieved 2023-07-06.
  14. ^ Croci, Fulvia (2022-03-18). "Missione Artemis: Argomoon il fotoreporter lunare made in Italy scalda i motori sulla rampa di lancio per i test finali". ASI (in Italian). Retrieved 2023-07-06.
  15. ^ Cervone, A.; Speretta, S.; Menicucci, A.; Bertels, E.; Topputo, Francesco; Merisio, G. (2021). "Selection of the Propulsion System for the LUMIO Mission: an Intricate Trade-Off Between Cost, Reliability and Performance". 72nd International Astronautical Conference.
  16. ^ a b c Franzese, Vittorio; Di Lizia, Pierluigi; Topputo, Francesco (2018-01-08). Autonomous Optical Navigation for LUMIO Mission. American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi:10.2514/6.2018-1977. ISBN 978-1-62410-533-3.