천왕성 궤도선과 탐사선

Uranus Orbiter and Probe
천왕성 궤도선과 탐사선
Uranus Montage.jpg
보이저 2에서 본 천왕성과 그 5대 위성 이미지 모자이크
미션 타입천왕성 궤도선
교환입니다.NASA
미션 기간크루즈: 13.4년
과학 단계: 4.5년[1]
우주선 속성
발사 질량7,235 kg (15,140파운드)[1]
건조 질량2,756 kg (6,076파운드)[1]
페이로드 질량60.5 kg (430파운드) + 19.7 kg (43파운드)대기[1] 프로브
치수높이: 7.1 m (23 피트)
직경: 5 m(16 피트)[1] 미만
힘735 W (0.986 hp) (3 대의 차세대 방사성 동위원소 열전 발전기[1])
임무 개시
발매일2031(표준)[1]
로켓팔콘 헤비 소모품(제안)[1]
발사장소케이프 커내버럴 AFS
지구 저공비행(중력 어시스트)
가장 가까운 접근법2033
거리450 km (280 mi)
목성의 플라이바이(중력 어시스트)
가장 가까운 접근법2035
거리370,000km(230,000mi)
천왕성 궤도선
궤도 삽입2044(표준)[1]
천왕성 대기 탐사선
대기권 진입2045(표준)[1]

천왕성 궤도선과 탐사선은 천왕성과 그 [1]위성을 연구하기 위한 궤도선 임무 개념이다.이 궤도선은 또한 천왕성의 대기를 특징짓기 위해 대기 탐사선을 배치할 것이다.그 개념은 나사의 잠재적인 대규모 전략 과학 임무로 개발되고 있다.현재 제안은 2031년 목성에 중력 보조 장치가 장착된 팔콘 헤비 로켓을 사용하여 2044년 천왕성에 도착할 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다.과학 단계는 4.5년 동안 지속되며 각각의 주요 위성들의 여러 비행이 포함될 것이다.

이 미션 컨셉은 엔셀라두스 오르빌란더에 [2][3]앞서 2023-2032년 행성 과학 데카달 조사에서 가장 우선순위가 높은 플래그십급 미션으로 선정되었습니다.해왕성 궤도선의 임무 개념인 넵튠 오디세이도 고려되었지만, 물적 및 비용적인 이유로 천왕성에 대한 임무가 선호되었다.

배경

상세 정보:천왕성 탐사

보이저 2호는 천왕성을 방문한 유일한 우주 탐사선으로 1986년 1월 24일 통과를 완료했다.2011-2022년 행성 과학 데카달 서베이는 화성 2020 탐사선과 유로파 [4][5][6]클리퍼에 우선 순위를 두고 있는 거대 얼음 행성에게 플래그십급 궤도선 미션을 추천했다.얼음 거대 행성들은 현재 [7]태양계의 얼음 거대 행성들에 대한 더 많은 연구가 필요하게 되면서 일반적인 형태의 외계 행성으로 인식되고 있다.거대 얼음 행성인 천왕성과 해왕성은 독특하지만 똑같이 매력적인 과학적 대상으로 여겨졌지만, 천왕성 궤도선과 대기 탐사선은 물류와 [4][6]비용상의 이유로 선호되었다.천왕성 궤도선은 목성과 토성(각각 갈릴레오와 카시니)에서 수행되는 플래그십급 궤도선 임무를 논리적으로 따를 것이다.

2023-2032년 조사에 앞서 2017년 위원회는 20개의 임무 개념을 천왕성에 대한 세 가지 시나리오와 [7][8][9][10]해왕성에 대한 네 번째 시나리오로 좁혔다.몇몇 사람들은 해왕성에 대한 임무가 더 큰 과학적[11] 가치가 있다고 본다. 왜냐하면 포획된 카이퍼 벨트 물체와 해양 세계인 [12]트리톤이 천왕성의 위성들보다 더 설득력 있는 우주생물학적 목표이기 때문이다.해왕성으로 가는 플래그십급 임무가 [13]선호될 경우 뉴프런티어급 천왕성 궤도선 임무 개념을 고려한 연구도 있었다.그럼에도 불구하고, 2023-2032년 행성 과학 데카달 서베이는 발사체 가용성과 발사 윈도우를 포함한 비용과 물류상의 고려 사항으로 인해 해왕성,[2][3] 해왕성 오디세이 대신 천왕성 궤도선과 탐사선을 추천했다.

주요 과학 질문

대기 탐사선과 짝을 이룬 이 궤도선은 천왕성 [2]시스템의 모든 측면에 걸쳐 다양한 과학적 질문을 던질 것입니다.

원산지, 인테리어, 분위기

  • 거대한 얼음덩어리에서는 내부에서부터 열권까지 대기 순환이 어떻게 기능하나요?
  • 기상층의 3D 대기 구조는 무엇입니까?
  • 천왕성은 언제, 어디서, 어떻게 형성되었고, 어떻게 이동을 포함하여 열적, 공간적으로 진화했으며, 어떻게 역행 경사도를 얻었을까요?
  • 천왕성의 부피 구성과 그 깊이의 의존성은 무엇인가?
  • 천왕성은 분리된 층이나 희박한 핵을 가지고 있으며, 이것이 천왕성의 형성과 기울기에 관련될 수 있을까요?
  • 천왕성의 실제 회전 속도는 얼마이고, 천왕성은 균일하게 회전하며, 바람의 깊이는 얼마나 됩니까?

자기권

위성 및 링

  • 큰 Uranian 위성의 내부 구조와 암석 대 얼음 비율은 얼마이며, 내부 열원 또는 가능한 대양을 가진 위성은 무엇입니까?
  • Uranian 위성의 구성과 특성은 어떻게 그들의 형성과 진화를 제한합니까?
  • 표면은 어떤 지질학적 역사와 과정을 기록하고 어떻게 외부 태양계 충돌자 집단에 정보를 제공할 수 있는가?표면은 어떤 외부 상호작용의 증거를 나타냅니까?
  • Uranian 고리와 내부 작은 달의 구성, 기원 및 역사는 무엇이며, 어떤 과정으로 현재 구성에 조각되었습니까?

미션 상세

이 임무의 대기 탐사 요소는 구름 형성 분자의 수직 분포, 열 층화 및 풍속을 깊이 함수로 연구할 것이다.2010년 임무 설계는 갈릴레오 대기 [6]탐사선의 절반 미만인 127 kg (280파운드)의 탐사선을 구상했다.이후 설계 연구에 따르면 질량이 30kg(66lb)에 불과하고 [14]직경이 약 0.5m(20인치)인 두 번째 프로브를 추가하면 결과가 크게 향상될 수 있다.

궤도선 계기

궤도선은 다음과 같은 계측기를 베이스라인 개념으로 운반할 것을 제안하며, 질량, 전력 및 비용 [1]제한 범위 내에 있는 것으로 판명될 경우 추가 계측기가 가능하다.

기구 헤리티지 인스트루먼트 헤리티지 미션
자력계 메신저 자기계 메신저
협각 카메라 장거리 정찰 이미저(LORRI) 뉴호라이즌스
열적외선 카메라 디비너 달 정찰 궤도선
Langmuir 프로브와 파도 MAVEN Langmuir 프로브 및 웨이브(LPW) 메이브
코일 자력계 검색 트레이서 검색 코일 자력계(MSC) 트레이서
고속 이미징 플라즈마 분광계 MESSENGER 에너지 입자 및 플라즈마 분광계(EPPS) 메신저
정전 분석기 태양풍 전자 알파 및 양성자(SWEAP) 파커 솔라 프로브
에너지 하전 입자 검출기 EPI-Lo 파커 솔라 프로브
가시근적외선 이미징 분광계 및 광각 카메라 랄프 루시.
전파 과학 실험 초안정 발진기 없음(우주선 통신 시스템의 일부)

대기 탐사기

대기 탐침은 베이스라인 [1]개념의 일부로 4개의 과학 기구를 운반하는 것을 제안한다.

기구 헤리티지 인스트루먼트 헤리티지 미션
이중 초점 질량 분석계 ROSINA(이온 및 중성 분석용 Rosetta Orbiter Spectrometer) 로제타
대기 구조 계기 호이겐스 대기 구조 계기(HASI) 호이겐스
Ortho-Para2 H 검출기 (개발 중)[7] 없음.
전파 과학 실험 초안정 발진기 none(프로브 통신 시스템의 일부)

「 」를 참조해 주세요.

천왕성 선교 제안서

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m Simon, Amy; Nimmo, Francis; Anderson, Richard C. (7 June 2021). "Journey to an Ice Giant System: Uranus Orbiter and Probe". Planetary Mission Concept for the 2023–2032 Planetary Science Decadal Survey. NASA. Retrieved 1 May 2022.
  2. ^ a b c Origins, Worlds, and Life: A Decadal Strategy for Planetary Science and Astrobiology 2023-2032 (Prepublication ed.). National Academies Press. p. 800. ISBN 978-0-309-47578-5. Retrieved 30 April 2022.
  3. ^ a b Foust, Jeff (19 April 2022). "Planetary science decadal endorses Mars sample return, outer planets missions". SpaceNews. Retrieved 19 April 2022.
  4. ^ a b "Visions and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013–2022". Retrieved 20 April 2021.
  5. ^ Chris Gebhardt (20 November 2013). "New SLS mission options explored via new Large Upper Stage". NASASpaceFlight.
  6. ^ a b c Hubbard, William B. (3 June 2010). "SDO-12345: Ice Giants Decadal Study" (PDF). National Academies Press. National Academy of Sciences. Archived (PDF) from the original on 6 May 2021. Retrieved 22 June 2020.
  7. ^ a b c "Ice Giants Pre-Decadal Survey Mission Report". Retrieved 20 April 2021.
  8. ^ 이제 천왕성과 해왕성을 다시 탐사할 때입니다. NASA가 어떻게 탐사할 수 있는지 알려드리겠습니다.로렌 그루쉬, 더 버지 2017년 6월 16일
  9. ^ 거대 얼음 행성 다시 보기: NASA의 연구는 천왕성과 해왕성의 임무를 고려합니다.제이슨 데이비스.행성학회 2017년 6월 21일
  10. ^ NASA, 미래의 '얼음 거대' 임무 개념 연구 완료NASA TV 2017년 6월 20일
  11. ^ "Exploration Strategy for the Outer Planets 2023–2032: Goals and Priorities". Retrieved 20 April 2021.
  12. ^ "NASA Roadmap to Ocean Worlds". Retrieved 20 April 2021.
  13. ^ 천왕성 궤도선의 경우, 마크 호프스타터 외.
  14. ^ K. M. Sayanagi, R. A. Dillman, A. A. Simon 등"소형 차세대 대기 탐사기(SNAP) 컨셉", LPI 2083 (2018) : 2262.장편 논문: Space Sci Rev, 216, 72 (2020년 6월 10일)미래의 다중 탐사선 임무를 가능하게 하는 소형 차세대 대기 탐사선(SNAP) 컨셉: 천왕성의 사례 연구.2020년 6월 22일 취득.