니어 슈메이커

NEAR Shoemaker
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니어 슈메이커
Model of a cylindrical spacecraft with four square-shaped solar panels at one of the craft's edges
예술가의 NEAR 슈메이커 우주선 렌더링
미션 타입궤도선 (433 Eros)
교환입니다.NASA · APL
COSPAR ID1996-008a Edit this at Wikidata
새캣23784Edit this on Wikidata
웹 사이트공식 웹사이트
미션 기간5년 21일
우주선 속성
발사 질량최대 800kg (1,800파운드)
건조 질량487kg (1,074파운드)
힘1,800 W
임무 개시
발매일1996년 2월 17일 (1996-02-17) 20:43:27 UTC
로켓델타 II 7925-8
발사장소케이프 커내버럴 LC-17B
임무 종료
마지막 연락처2001년 2월 28일 (2001-02-28) ~ 00:00 UTC
상륙일2001년 2월 12일 (2001-02-12) 20:01 UTC
착륙 지점433 에로스 남쪽 히메로스 분화구
253 마틸드의 플라이바이
가장 가까운 접근법1997년 6월 27일 (1997-06-27) 12:56 UTC
거리1,212 km (753 mi)
433 에로스 궤도선
궤도 삽입2000년 2월 14일 (2000-02-14) 15:33 UTC
궤도230[1] 궤도
An artwork of a spacecraft hovering above an asteroid, enclosed in an equilateral triangle with thick, red border. The words "JHU/APL", "NASA", and "NEAR" are printed in bold white font, on the left, right, and bottom sides of the triangle's borders.
니어 슈메이커 미션의 공식 휘장
Mars 패스파인더 →

행성학자 유진 슈메이커를 기리기 위해 1996년 발사된 후 이름이 바뀐 지구근처 소행성 랑데부 – 슈메이커(NEAR Shoemaker)는 1년 동안 가까운 궤도에서 지구근처 소행성 에로스를 연구하기 위해 나사가 설계한 로봇 우주 탐사선이었다.그것은 소행성의 궤도를 돌고 [2]소행성에 착륙하는 데 성공한 최초의 우주선이었다.2000년 2월, 이 미션은 소행성에 접근하는데 성공했고 이후 여러 차례 궤도를 돌았다.2001년 2월 12일, 그 임무는 소행성에 착륙하는 데 성공했다.그것은 불과 2주 후에 [2]종료되었다.

NEAR의 주요 과학적 목표는 Eros의 부피 특성, 조성, 광물학, 형태학, 내부 질량 분포 및 자기장에 대한 데이터를 반환하는 것이었다.2차 목표에는 레골리스 특성, 태양풍과의 상호작용, 먼지나 가스로 나타나는 가능한 전류 활동, 소행성 스핀 상태에 대한 연구가 포함된다.이 데이터는 일반적으로 소행성의 특징, 유성체와 혜성과의 관계, 그리고 초기 태양계의 상태를 이해하는 데 사용될 것이다.이러한 목표를 달성하기 위해, 우주선에는 X선/감마선 분광계, 근적외선 영상 분광기, CCD 영상 검출기가 장착된 멀티 스펙트럼 카메라, 레이저 거리 측정기, 그리고 자력계가 장착되었다.이 소행성의 중력장을 추정하기 위해 NEAR 추적 시스템을 사용하여 전파 과학 실험도 수행되었다.계측기의 총 질량은 56kg(123lb)으로 80와트의 전력이 필요했습니다.

발전

이 임무의 이전 계획은 4660 네레우스로 가서 [3]2019년 판 알바다를 비행하는 것이었다.2000년 1월에는 네레우스와 만날 예정이었지만 머무는 대신 여러 개의 소행성과 [3]혜성을 방문할 예정이었다.논의된 선택 사항 중 일부는 2P/Enke, 433 Eros, 1036 Ganymed, 4 Vesta,[3] 4015 Wilson-Harrington이었다.소형 물체 그랜드 투어는 우주선과 [3]함께 10년에 걸쳐 두 개의 소행성과 두 개의 혜성을 방문할 계획이었다.

미션 프로파일

NEAR 우주선에서 본 지구근접 소행성 Eros.

요약

이 임무의 주된 목표는 궤도에서 지구근접 소행성 433 Eros를 약 1년 동안 연구하는 것이었다.에로스는 크기가 약 13 × 13 × 33 km인 S형 소행성으로 지구에서 두 번째로 큰 소행성이다.처음에 궤도는 반지름 200km의 원형이었다.궤도의 반경은 2000년 4월 30일 50 × 50 km 궤도로 단계적으로 축소되었고, 2000년 7월 14일 35 × 35 km로 감소하였다.궤도는 이후 수개월 동안 200 × 200 km 궤도로 상승한 후 서서히 감소하여 2000년 12월 13일 35 × 35 km 역행 궤도로 변경되었다.이 임무는 2001년 2월 12일 에로스의 "안장" 지역에서 터치다운으로 끝났다.

일부 과학자들은 이 임무의 궁극적인 목표는 소행성체인 에로스를 지구에서 회수된 운석들과 연결하는 것이라고 주장한다.화학 조성에 대한 충분한 데이터가 있으면, 에로스와 다른 S형 소행성, 그리고 S형 소행성의 조각으로 추정되는 운석들(아마도 에로스 자체) 사이에 인과 관계를 규명할 수 있을 것이다.일단 이 연결이 확립되면, 운석 물질은 크고, 복잡하고, 진화하는 장비로 연구될 수 있고, 그 결과는 우주의 물체로 추정됩니다.NEAR는 과학자들의 만족에 대한 이러한 연관성을 증명하거나 반증하지 않았다.

1999년 12월부터 2001년 2월 사이에 NEAR는 행성간 [4]네트워크의 일부로 감마선 폭발을 검출하기 위해 감마선 분광계를 사용했다.

마틸드로의 여행

1996년 2월 NEAR 출시

1996년 2월 17일 델타 7925-8(9개의 스트랩 온 솔리드 로켓 부스터를 탑재한 델타 II 발사체, 3단 스타 48(PAM-D)을 탑재)을 발사하고 지구 궤도에서 이탈한 후, NEAR는 순항 단계의 첫 부분으로 진입했다.NEAR는 지름 61km의 소행성 253 [5]마틸드가 통과하기 며칠 전에 "하이버네이션(hibernation)" 상태로 대부분의 크루즈 단계를 보냈다.

마틸드 253호의 근접 비행 사진 중 하나는

1997년 6월 27일, NEAR는 12:56 UT의 속도로 1200km 이내를 9.93km/s로 비행하여 영상 및 기타 계측기 데이터를 반환했습니다.플라이바이에서는 500개 이상의 이미지가 생성되어 마틸드 [6]표면의 60%를 차지했으며, 마틸드의 치수와 [7]질량을 계산할 수 있는 중력 데이터도 생성되었습니다.

에로스로의 여행

1997년 7월 3일, NEAR는 450N의 주 추진기의 2부분 연소인 최초의 주요 심우주 기동 작전을 수행했다.이는 속도를 279m/s 감소시키고 근일점을 0.99AU에서 0.95AU로 낮췄다.지구 중력 보조 스윙바이는 1998년 1월 23일 UT 7시 23분에 발생했습니다.가장 가까운 접근은 540km로 궤도 경사를 0.5도에서 10.2도로 변경했으며, 원일점 거리는 2.17에서 1.77AU로 Eros와 거의 일치했다.이때 [5]계측이 활성화되었습니다.

첫 번째 궤도 삽입 시도 실패

네 번의 예정된 랑데부 화상 중 첫 번째는 1998년 12월 20일 22:00 UT에 시도되었다.굽기 시퀀스가 시작되었지만 즉시 중단되었습니다.그 후 우주선은 안전 모드로 들어가 추락하기 시작했다.우주선의 추진체는 29kg의 추진체를 소모하여 프로그램의 추진체 마진을 0으로 줄인 이상 현상 동안 수천 번 발사되었다.이 변칙은 태양 방향의 부족과 그에 따른 배터리 소모로 인해 우주선의 손실을 초래할 뻔 했다.우주선과 관제사 간의 접촉은 24시간 이상 이루어지지 않았다.이 사고의 근본 원인은 밝혀지지 않았지만 소프트웨어 오류와 운영 오류가 [8]문제의 심각성을 증가시켰습니다.

당초 임무계획은 1999년 1월 10일 4개의 화상에 이어 궤도삽입화상을 하도록 요구했으나 첫 번째 화상이 중단되고 통신이 두절되면서 이것이 불가능해졌다.1998년 12월 23일 18:41:23 UT에 NEAR가 965 m/s의 속도로 에로스 질량 중심에서 3827 km의 거리로 비행하는 새로운 계획이 시행되었다.Eros의 이미지는 카메라에 의해 촬영되었고, 데이터는 가까운 적외선 분광기로 수집되었으며, 무선 추적은 플라이바이 중에 수행되었다.1999년 1월 3일, NEAR의 궤도 속도를 Eros의 속도와 일치시키기 위해 스루스터 연소를 포함한 랑데부 기동이 수행되었다.1월 20일 궤적을 미세 조정하기 위해 히드라진 스러스터 번화가 일어났다.8월 12일, 2분간의 추력 연소 때문에 에로스에 대한 우주선 속도는 [5]시속 300km로 느려졌다.

궤도 삽입

2000년 2월 14일 15:33 UT(10:33 EST)에 에로스 궤도와 근접하게 일치하는 13개월의 태양중심 궤도를 완성한 후 에로스 주위에 궤도 삽입이 이루어졌다.2월 3일 17:00 UT에 랑데부 기동이 완료되어 Eros에 비해 우주선이 19.3m/s에서 8.1m/s로 느려졌다.2월 8일 상대 속도를 9.9m/s로 약간 증가시키는 또 다른 기동이 일어났다.에로스의 위성 수색은 1월 28일과 2월 4일과 9일에 이루어졌으나 발견되지 않았다.그 스캔은 과학적 목적이었고 위성과 충돌할 가능성을 줄이기 위한 것이었다.NEAR는 2월 14일 에로스 주변의 321×366km 타원 궤도에 진입했다.이 궤도는 7월 14일까지 35킬로미터의 원형 극궤도로 서서히 축소되었다.NEAR는 10일간 이 궤도에 있다가 2000년 9월 5일까지 100km의 원형 궤도로 단계적으로 후퇴했다.10월 중순의 기동훈련으로, 10월 [5]26일 오전 7시에 지표면에서 5.3 km 이내에서 에로스호를 통과시켰다.

  • Trajectory graphic depicting the voyage of the NEAR spacecraft

    NEAR 우주선의 항해를 묘사한 궤도 그래픽

  • Animation of NEAR Shoemaker's trajectory from February 19, 1996, to February 12, 2001   NEAR Shoemaker   Eros   Earth   Mathilde   Sun
    1996년 2월 19일 ~ 2001년 2월 12일 니어 슈메이커의 궤도 애니메이션
    • 니어 슈메이커
    • 에로스
    • 지구
    • 마틸드
    • 태양.
  • Animation of NEAR Shoemaker's trajectory around Eros from April 1, 2000, to February 12, 2001   NEAR Shoemaker   433 Eros
    2000년 4월 1일부터 2001년 2월 12일까지 에로스 주변의 NEAR 슈메이커의 궤도 애니메이션

궤도 및 착륙

약 250m 고도에서 에로스(이미지의 면적은 약 12m)이 이미지는 NEAR가 소행성 [9]표면으로 하강하는 동안 촬영되었다.

근접 비행에 이어, NEAR는 200 km의 원형 궤도로 이동해, 궤도를 순행형 근극 궤도에서 역행형 근적도 궤도로 이동시켰다.2000년 12월 13일, 그 궤도는 35km의 저궤도로 다시 이동되었다.2001년 1월 24일부터, 우주선은 지표면에 근접 통과를 시작했고 1월 28일에는 소행성으로부터 2~3km를 통과했다.그 후 우주선은 2001년 2월 12일 약 20시 1분(한국시간 오후 3시 1분)에 안장 모양의 특징인 히메로스의 남쪽에서 터치다운으로 끝나는 에로스 표면으로 천천히 하강했다.관제사들이 놀랍게도, 우주선은 초당 1.5미터에서 1.8미터의 속도로 착륙한 후 손상되지 않고 작동하였다. (이로 인해 소행성에 [10]연착륙한 최초의 우주선이 되었다.딥 스페이스 네트워크에서 안테나 시간 연장을 받은 후, 우주선의 감마선 분광계는 [11]궤도에서 사용될 때보다 10배 더 민감한 표면에서 약 4인치(100mm) 떨어진 지점에서 에로스의 조성에 대한 데이터를 수집하기 위해 재프로그래밍되었다.이러한 감도의 증가는 부분적으로 프로브 [4]자체에 의해 생성된 노이즈에 비해 Eros로부터의 신호의 비율이 증가했기 때문입니다.우주선이 센서에 미치는 영향도 [4]약 50% 감소했습니다.

2001년 2월 28일 오후 7시에 NEAR Shoemaker가 종료되기 전에 마지막 데이터 신호가 수신되었습니다.2002년 12월 10일 우주선과 통신하려는 마지막 시도는 성공하지 못했다.이는 Eros에서 [12]프로브가 경험한 극한 -279°F(-173°C, 100K) 조건 때문일 수 있습니다.

우주선 및 서브시스템

델타 II 로켓 안에 있는 우주선 근처.

우주선

이 우주선은 옆면이 약 1.7m인 팔각형 프리즘 모양을 하고 있으며 풍차 배열의 고정 갈륨 비소 태양전지판 4개, 안테나 피드에 자력계가 장착된 고정 1.5m X밴드 고이득 라디오 안테나, 그리고 한쪽 끝(전방 갑판)에 X선 태양 모니터가 있고 다른 기구가 고정돼 있다.위치 끝(후부 갑판)대부분의 전자제품은 갑판 안쪽에 설치되어 있었다.추진 모듈은 내부에 포함되어 있었다.붐을 사용하지 않고 우주선 본체에 계측기를 장착하기로 결정함에 따라 감마선 분광계는 [4]우주선에 의해 발생하는 소음으로부터 보호되어야 했다.비스무트 게르만산염 실드가 사용되었지만,[4] 이는 중간 정도의 효과만 있는 것으로 판명되었다.

3축으로 안정화되었으며 단일 2중 추진제(히드라진/사산화질소) 450뉴턴(N) 주 [13]추진기와 추진용 21N 및 3.5N 히드라진 추진기 4대를 사용하여 총 1450m/s의 델타-V 전위를 확보하였다.자세 제어는 히드라진 스러스터와 4개의 반응 바퀴를 사용하여 이루어졌다.추진 시스템은 산화제 2개와 연료 [5]탱크 3개에 209kg의 히드라진과 109kg의 NTO 산화제를 실었다.

전력은 1.8x1.2m 갈륨 비소 태양전지판 4장에 의해 공급됐다. 이 패널은 태양으로부터의 최대 거리인 2.2AU(3억2900만km)에서 400와트, 1AU(1억5000만km)에서 1800와트를 생산할 수 있다.전력은 9암페어시, 22셀 충전식 슈퍼 니켈 카드뮴 [5]배터리에 저장되었습니다.

우주선 지침은 5개의 디지털 태양 자세 검출기, 관성 측정 장치(IMU), 계기 방향 반대편에 위치한 스타 트래커 카메라로 구성된 센서 세트를 사용하여 이루어졌다.IMU에는 반구형 공진기 자이로스코프와 가속도계가 포함되어 있었다.정상 자세 제어를 위해 4개의 반응 휠(3개가 완전한 3축 제어를 제공할 수 있도록 배열됨)이 사용되었습니다.스러스터는 반응 바퀴에서 각운동량을 방출하는 데 사용되었으며 고속 주행 및 추진 기동에도 사용되었습니다.자세 제어는 0.1도, 가시선 포인팅 안정성은 1초 동안 50마이크로라디안 이내, 후처리 자세 지식은 50마이크로라디안이다.[5]

명령어 및 데이터 처리 서브시스템은 2개의 용장 명령어 및 텔레메트리 프로세서와 솔리드 스테이트 레코더, 전원 스위칭 유닛 및 다른 서브시스템과의 통신을 위한 2개의 용장 1553 표준 데이터 버스에 대한 인터페이스로 구성되었습니다.NEAR는 상당한 양의 플라스틱 캡슐화 마이크로 회로(PEM)를 사용한 최초의 APL 우주선이며, 대량 저장을 위해 솔리드 스테이트 데이터 레코더를 사용한 최초의 우주선이다. 이전의 APL 우주선에서는 자기 테이프 레코더 또는 자기 [14]코어를 사용했다.

솔리드 스테이트 레코더는 16 Mbit IBM Luna-C DRAM으로 구성되어 있습니다.한 레코더는 1.1기가비트,[5] 다른 레코더는 0.67기가비트입니다.

NEAR 미션은 NASA의 디스커버리 프로그램의 첫 번째 발사였다.이것은 개발에서 비행까지 3년 이내에 1억 5천만 달러 미만의 비용으로 진행될 수 있도록 고안된 일련의 작은 우주선이다.이 임무의 건설, 발사 및 30일간의 비용은 1억 2,200만 달러로 추산됩니다.최종 총 임무 비용은 2억2천400만 달러로 우주선 개발비 1억2천490만 달러, 발사 지원 및 추적비 4천460만 달러, 임무 운영 [1]및 데이터 분석비 5천460만 달러로 구성되었다.

과학적 페이로드 및 실험

NEAR 과학 기기의 위치를 나타내는 도표.

과학 페이로드에는 다음이 포함됩니다.[15]

  • 존스 홉킨스 대학 응용 물리학 연구소에 의해 설계되고 만들어진 멀티 스펙트럼 이미저는 소행성 표면의 가시적인 이미지를 제공했다.
  • NIS(Near IR Spectrograph)는 62개의 빈에 0.8 ~ 2.6 마이크로미터의 스펙트럼 범위를 포함합니다.
  • NASA의 고다드 우주 비행 센터가 공급하는 3축 플럭스게이트 자력계는 DC에서 10Hz까지의 소행성의 자기장을 측정할 수 있다.
  • X-ray/Gamma-ray Spectrometer(XGRS)는 실제로는 두 가지 기기입니다.X선 분광계는 태양 플레어 X선으로 들뜬 소행성의 X선 광도를 측정합니다.감마선 분광계는 활성 BGO 차폐가 있는 NaI 섬광기이다.
  • 레이저 레인지 파인더(NLR)는 직접 검출 싱글 펄스 레인지 파인더입니다.

레퍼런스

  1. ^ a b "NEAR: FAQ". Applied Physics Lab.
  2. ^ a b "NEAR Shoemaker". NASA. Retrieved April 26, 2021.
  3. ^ a b c d 디스커버리급 소행성 랑데부 임무의 연장 미션 기회
  4. ^ a b c d e Trombka, J. I.; Nittler, L. R.; Starr, R. D.; Evans, L. G.; et al. (2001). "The NEAR-Shoemaker x-ray/gamma-ray spectrometer experiment: Overview and lessons learned". Meteoritics & Planetary Science. 36 (12): 1605–1616. Bibcode:2001M&PS...36.1605T. doi:10.1111/j.1945-5100.2001.tb01852.x.
  5. ^ a b c d e f g h "NEAR Shoemaker". NASA Space Science Data Coordinated Archive. Retrieved February 5, 2019.
  6. ^ Williams, David R. (December 18, 2001). "NEAR Flyby of Asteroid 253 Mathilde". NASA. Retrieved August 10, 2006.
  7. ^ D. K. Yeomans; et al. (1997). "Estimating the mass of asteroid 253 Mathilde from tracking data during the NEAR flyby". Science. 278 (5346): 2106–9. Bibcode:1997Sci...278.2106Y. doi:10.1126/science.278.5346.2106. PMID 9405343. Retrieved August 29, 2007.
  8. ^ "The NEAR Rendezvous Burn Anomaly of December 1998" (PDF). Final Report of the NEAR Anomaly Review Board. November 1999. Retrieved February 2, 2017.
  9. ^ "Final Images from 2001 Feb 12". near.jhuapl.edu. Retrieved April 17, 2022.
  10. ^ Siddiqi, Asif A. (2018). Beyond Earth: A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958–2016 (PDF). The NASA history series (second ed.). Washington, DC: NASA History Program Office. p. 2. ISBN 9781626830424. LCCN 2017059404. SP2018-4041.
  11. ^ Worth, Helen (February 28, 2001). "The End of an Asteroidal Adventure: NEAR Shoemaker Phones Home for the Last Time". Applied Physics Lab.
  12. ^ "'NEAR Shoemaker's Silent Treatment". Applied Physics Laboratory. February 23, 2001.
  13. ^ Williams, David R. (February 8, 2000). "NEAR Mission Profile". NASA Goddard Space Flight Center. Retrieved February 5, 2019.
  14. ^ 로널드 K.뷰렉. "NEAR 솔리드 스테이트 데이터 레코더"존스 홉킨스 APL 테크니컬 다이제스트1998
  15. ^ Santo, A. G.; Lee, S. C.; Gold, R. E. (1995). "NEAR spacecraft and instrumentation". Journal of the Astronautical Sciences. 43 (4): 373–397.

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외부 링크

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