OSIRIS-REX

OSIRIS-REx
OSIRIS-REX
OSIRIS-APEX
OSIRIS-REX 우주선의 예술가 렌더링
이름OSIRIS-REX
OSIRIS-APEX
미션유형소행성 샘플 리턴[1]
교환입니다.나사 / 록히드 마틴
코스파리드2016-055A Edit this at Wikidata
SATCAT no.41757
웹사이트www.asteroidmission.org
임무지속시간7년(예정)
소행성 889일 (actual)
7년 2개월 28일(elapsed)
우주선 속성
제조자록히드 마틴
발사질량2,110kg (4,650lb)[2]
드라이 매스880 kg (1,940 lb)
치수2.44 × 2.44 × 3.15m (8피트 0인치 × 8피트 0인치 × 10피트 4인치)
힘1226~3000와트
미션시작
출시일자2016년 9월 8일 UTC[3] 23:05
로켓Atlas V 411 (AV-067)
발사장소케이프 커내버럴 SLC-41
청부업자유나이티드 론치 얼라이언스 (ULA)
임무종료
처리.샘플 반송 캡슐: 복구됨
착지일자샘플 반송 캡슐: 2023년 9월 24일, UTC 14[4]:52
착륙지유타주 시험 훈련장[4]
궤도 파라미터
기준계베누 중심의
고도0.68–2.1 km (0.42–1.30 mi)[5][6]
기간22-62시간[7][6]
지구의 플라이바이
최인접법2017년[2][8] 9월 22일
거리17,237 km (10,711 mi)
베누오비터
궤도 삽입2018년[9] 12월 31일
(Rendezvous : 2018년 12월 3일)
궤도 이탈2021년[10] 5월 10일
표본질량~249 g (8.8 oz)[11]
베누랜더
착지일자2020년 10월 20일 22:13 (2023-12-07)UTC 22:52:46) UTC
착륙지나이팅게일
베누의 플라이바이
최인접법2021년[12] 4월 7일
거리3.5 km (2.2 mi)

OSIRIS-REX 미션 로고
OSIRIS-REX의 시작 구성

OSIRIS-REX는[a] 지구 근처의 탄소질 소행성인 101955 Bennu를 방문하여 샘플을 수집하는 NASA 소행성 연구 및 샘플 반환 임무였습니다.[13] 2023년 9월에 반환된 이 물질은 과학자들이 태양계의 형성과 진화, 행성 형성의 초기 단계, 그리고 지구의 생명체 형성을 이끈 유기 화합물의 원천에 대해 더 많이 배울 수 있게 해줄 것으로 기대됩니다.[14] 1차 임무가 완료된 후, 우주선은 OSIRIS-APEX로서 소행성 99942 아포피스의 비행을 수행할 계획입니다.[15]

OSIRIS-REX는 2016년 9월 8일 발사되었고,[16] 2017년 9월 22일 지구 상공을 비행했으며, 2018년 12월 3일 베누와 랑데부했다. 그 후 2년 동안 표면을 분석하여 샘플을 추출할 적절한 장소를 찾았습니다. 2020년 10월 20일 OSIRIS-REX는 Bennu를 터치하여 샘플을 성공적으로 수집했습니다.[17][18][19][20] OSIRIS-REX는 2021년[21][22] 5월 10일에 베누를 출발하여 2023년 9월 24일에 샘플을 지구로 반환한 [23]후, 99942 아포피스를 연구하기 위한 확장 임무를 시작했습니다. 우주선은 2029년 4월 아포피스에 도착할 예정입니다.

베누는 태양계 탄생의 "타임캡슐"이기 때문에 연구 대상으로 선정되었습니다.[24] 베누는 표면이 매우 어둡고 탄소질 C형 소행성의 아형인 B형 소행성으로 분류됩니다. 그러한 소행성들은 형성 당시부터 지질학적 변화가 거의 없었던 원시적인 것으로 여겨집니다. 특히 베누는 지구가 형성되기 전부터 물질을 대표할 뿐만 아니라 생명체에 필요한 유기 분자의 핵심 요소인 원시 탄소질 물질의 이용 가능성 때문에 선택되었습니다. 운석과 혜성 샘플에서 아미노산 등 유기 분자가 발견된 적이 있는데, 이는 우주 공간에서 생명체에 필요한 일부 성분이 자연적으로 합성될 수 있음을 보여주는 것입니다.[1]

OSIRIS-REX 임무의 비용은 아틀라스 V 발사체를 [25]포함하지 않고 약 8억 달러로 약 1억 8,350만 달러입니다.[26] OSIRIS-APEX 확장 임무에는 미화 2억 달러가 추가로 소요됩니다.[15] 뉴프런티어 프로그램에서 선정된 행성 과학 미션은 주노와 뉴호라이즌스에 이어 세 번째입니다. 애리조나 대학의 단테 라우레타(Dante Laureta)가 수석 연구원으로, 원래 PI였던 마이클 줄리안 드레이크(Michael Julian Drake)가 NASA의 승인을 받은 지 4개월 만에 사망한 후 2011년 인수했습니다.

OSIRIS-REX는 소행성에서 샘플을 반환한 최초의 미국 우주선이었습니다. 이전의 소행성 귀환에는 2010년 25143번 이토카와를 방문한 일본 탐사선 하야부사와 2018년 6월 162173번 류구를 방문한 하야부사2가 포함됩니다.

미션

임무를 위한 전반적인 관리, 공학, 그리고 네비게이션은 나사의 고다드 우주 비행 센터에 의해 제공되는 반면, 애리조나 대학의 달과 행성 연구소는 주요 과학 운영을 제공합니다. 록히드 마틴 스페이스 시스템즈는 이 우주선을 만들고 임무 수행을 제공합니다.[2] 과학팀에는 미국, 캐나다, 프랑스, 독일, 영국, 이탈리아 출신이 포함되어 있습니다.[27]

약 2년 동안 여행한 후, 우주선은 2018년 12월 소행성 101955 Bennu와 충돌했고,[28] 약 5km(3.1마일) 거리에서 505일간의 표면 지도 작성을 시작했습니다.[1] 그 지도의 결과는 그 소행성의 표면 샘플을 채취할 장소를 선택하기 위해 임무 팀에 의해 사용되었습니다.[29] 그런 다음 로봇 팔을 확장하여 샘플을 수집할 수 있도록 (착륙하지 않고) 근접 접근을 수행했습니다.[30]

물질 수집(>60g) 후, 샘플은 우주 탐사선 스타더스트에 있는 혜성 81P/와일드의 샘플을 반환한 것과 유사한 46kg(101lb) 캡슐에 담겨 지구로 돌아갔습니다. 지구로 돌아오는 여행은 아웃바운드 여행보다 짧았습니다. 캡슐은 2023년 9월 24일 유타 시험훈련장에 낙하산으로 착륙해 전용 연구시설에서 처리를 위해 존슨 우주센터로 이송됐습니다.[1]

  • Asteroid Bennu, imaged by the OSIRIS-REx probe, 3 December 2018

    OSIRIS-REX 탐사선이 촬영한 소행성 베누, 2018년 12월 3일

  • OSIRIS-REX 임무 개요 비디오

  • OSIRIS-REX 출시

시작하다

발사는 2016년 9월 8일 UTC 23:05에 케이프 커내버럴에서 유나이티드 론치 얼라이언스 아틀라스 V 411을 통해 발사되었습니다.[3] 411 로켓 구성은 단일 AJ-60A 고체 연료 부스터가 장착된 RD-180 동력 1단과 센타우루스 상부 단으로 구성됩니다.[31] OSIRIS-REX는 점화 55분 후 발사 차량에서 분리되었습니다.[2] 이 발사는 발사 전이나 도중에 이상 징후가 없이 임무의 수석 조사관에 의해 "정확히 완벽하다"고 선언되었습니다.[32]

크루즈 페이즈

OSIRIS-REX는 성공적인 태양 전지판 배치와 추진 시스템 개시, 지구와의 통신 링크 구축에 이어 발사체에서 분리된 직후 순항 단계에 진입했습니다.[32] 지구로부터의 쌍곡 탈출 속도는 약 5.41 km/s (3.36 mi/s)였습니다.[33] 2016년 12월 28일, 이 우주선은 354 kg의 연료를 사용하여 속도를 431 m/s (1,550 km/h) 변경하는 첫 번째 심우주 기동을 성공적으로 수행했습니다.[34][35] 2017년 1월 18일 추력기의 추가적이고 작은 발사는 2017년 9월 22일 지구 중력 지원을 위한 경로를 더욱 개선했습니다.[34] 크루즈 단계는 2018년 12월 Bennu와 조우할 때까지 지속되었으며,[28] 그 후 과학 및 샘플 수집 단계에 들어갔습니다.[34]

순항 단계에서 OSIRIS-REX는 태양-지구4 라그랑주 지점을 통과하면서 지구-트로이안 소행성으로 알려진 지구에 가까운 물체들의 종류를 찾는 데 사용되었습니다. 2017년 2월 9일부터 2월 20일까지 OSIRIS-REX 팀은 우주선의 맵캠 카메라를 사용하여 물체를 검색하고 애리조나 대학의 과학자들이 처리하기 위해 매일 135개의 조사 이미지를 촬영했습니다. 탐사는 새로운 트로이 목마가 발견되지 않았음에도 불구하고 유익했는데,[36] 이는 우주선이 베누에 접근하여 천연 위성 및 기타 잠재적인 위험을 탐색하는 데 필요한 작업과 매우 유사했기 때문입니다.[35][37] 2017년 2월 12일, OSIRIS-REX에 탑재된 폴리캠 장비는 목성에서 673×10^6 km (418×10^6 mi) 떨어진 곳에서 이 거대 행성과 세 개의 위성인 칼리스토, 이오, 가니메데를 성공적으로 촬영했습니다.[38]

OSIRIS-REX는 2017년 9월 22일 지구 상공을 비행했습니다.[39]

도착 및 측량

2018년 12월 3일, 나사는 OSIRIS-REX가 약 19 km (12 mi) 거리에서 베누의 속도와 궤도를 일치시켜 소행성에 효과적으로 도달했음을 확인했습니다. OSIRIS-REX는 베누의 모양과 궤도를 더욱 정교하게 만들기 위해 12월까지 처음에는 약 6.5km(4.0mi)의 베누 표면을 더 가깝게 통과했습니다. OSIRIS-REX 우주선에 의한 이 소행성의 표면에 대한 예비 분광 조사는 점토의 형태로 수화된 광물의 존재를 감지했습니다. 연구원들은 베누가 물을 수용하기에는 너무 작았다고 의심하고 있지만, 하이드록실 그룹은 베누가 분리되기 전에 모체에 존재하는 물에서 나왔을 수도 있습니다.[40][41]

OSIRIS-REX는 2018년 12월 31일 약 1.75 km (1.09 mi) 거리에서 베누 주위의 궤도에 진입하여 샘플 사이트 선택을 위한 광범위한 원격 매핑 및 감지 캠페인을 시작했습니다. 이는 로제타 혜성의 궤도인 67P/추류모프-게라시멘코를 7 km(4.3 mi)나 능가하는, 지금까지 어떤 우주선도 천체의 궤도를 돈 것 중 가장 가까운 거리입니다.[16][42] 이 고도에서 이 우주선은 베누를 도는 데 62시간이 걸렸습니다.[43] 상세한 조사가 끝났을 때, 우주선은 반경 1 km (0.62 mi)로 더 가까운 궤도에 진입했습니다.[44]

OSIRIS-REX 애니메이션
태양 주위
101955년경 베누
베누의 터치다운
지구 착륙
OSIRIS-REX · 101955 Bennu · 지구 · 태양

샘플획득

아티스트의 TAGAM 악기 컨셉이 작동중

절차.

샘플 채취 전에 리허설을 수행했으며, 그 동안 태양열 배열은 Y자형 구성으로 상승하여 접촉 중 먼지가 쌓일 가능성을 최소화하고 우주선이 뒤집힐 경우(최대 45°) 더 많은 지상 공간을 제공했습니다. 접촉중에[27] 미반응 히드라진 추진체에 의한 소행성 표면 오염 가능성을 줄이기 위해 접촉 전 추진체 발사를 최소화하기 위해 하강 속도가 매우 느렸습니다. 가속도계를 이용하여 Bennu 표면과의 접촉을 감지하였고, TAGAM 암의 스프링에 의해 충격력이 소멸되었습니다.[45]

TAGAM 기기가 표면에 접촉하면 질소 가스가 방출되어 로봇 암의 끝에 있는 샘플러 헤드에 2cm(0.8인치)보다 작은 레골리스 입자를 불어 넣었습니다. 5초 타이머는 충돌 가능성을 완화하기 위해 수집 시간을 제한했습니다. 타이머가 만료된 후, 백어웨이 기동은 소행성으로부터 안전하게 출발했습니다.[27]

그 후 OSIRIS-REX는 또 다른 샘플링 시도를 위해 돌아올 필요가 있을 때를 대비하여 소행성으로부터 멀어지는 드리프트를 멈추기 위해 며칠 후 제동 기동을 수행할 계획이었습니다. 그런 다음 TAGAM 헤드의 이미지를 촬영하여 샘플이 획득되었는지 확인합니다. 시료를 얻었을 경우, 우주선은 시료 암의 단축을 중심으로 회전하여 관성 운동량을 측정하여 시료 질량을 결정하고, 시료 질량이 필요한 60 g(2.1 oz)을 초과하는지 확인합니다.

샘플 용기의 이미지에서 많은 양의 물질이 수집되었을 때 제동 및 회전 기동이 모두 취소되었으며, 일부 물질이 메커니즘을 열어놓았기 때문에 용기의 씰을 통해 탈출할 수 있었습니다. 수집된 재료는 샘플-리턴 캡슐에 즉시 보관될 예정이었습니다.[46][27] 2020년 10월 28일 반송 캡슐에 시료 채취기 헤드를 확보하였습니다. 수집기 암에서 헤드를 분리한 후 암은 발사 구성으로 후퇴하고 샘플-리턴 캡슐 뚜껑을 닫고 지구로 돌아올 준비를 마쳤습니다.[47][48]

대량 샘플링 메커니즘 외에도 작은 스테인리스 루프(Velcro)[49]로 구성된 샘플링 헤드 끝의 접촉 패드는 1mm 미만의 먼지 입자를 수동적으로 수집했습니다.

오퍼레이션스

최종 4개 후보 샘플 사이트
성공적인 2020년 10월 샘플 수집, 나이팅게일 샘플 사이트에 OSIRIS-REX 터치다운 보여주기
내비게이션 카메라로 본 시료 채취(00:47; 2020.10.20)
베누에서 채취한 암석과 먼지로 가득 차 있고 물질이 우주로 유출되고 있음을 보여주는 TAGAM 헤드의 이미지
OSIRIS-REX는 2020년 10월 소행성 Bennu 샘플을 성공적으로 보관했습니다.
샘플 용기가 닫힙니다.

NASA는 2019년 8월 나이팅게일, 킹피셔, 오스프리, 샌드피어로 명명된 최종 4개의 후보 샘플 사이트를 선택했습니다.[50] 2019년 12월 12일, 그들은 나이팅게일이 주요 샘플 사이트로 선정되었고 오스프리가 백업 사이트로 선정되었다고 발표했습니다.[51] 둘 다 분화구 안에 있었고, 나이팅게일은 베누의 북극 근처에 있었고, 오스프리는 적도 근처에 있었습니다.[52]

NASA는 2020년 8월 말에 첫 번째 샘플을 채취할 계획이었고,[53] 원래 계획된 터치 앤 고(TAG) 샘플 채취는 2020년 8월 25일로 예정되어 있었지만, 2020년 10월 20일 UTC 22:13에 다시 일정이 변경되었습니다.[54][55] 2020년 4월 15일 나이팅게일 샘플 사이트에서 첫 샘플 수집 리허설이 성공적으로 수행되었습니다. 이 훈련은 후방 화상을 수행하기 전에 OSIRIS-REX를 표면으로부터 65 m (213 ft) 가까이 가져갔습니다.[56][57] 2020년 8월 11일, 두 번째 리허설이 성공적으로 완료되었으며, OSIRIS-REX는 지표면에서 40m(130피트)까지 내려갔습니다. 이것은 2020년 10월 20일 UTC 22:13에 예정된 샘플 수집 전 마지막 리허설이었습니다.[58][59]

2020년 10월 20일 UTC 22시 13분, OSIRIS-REX는 지구에서 2억 마일(3억 2천만 킬로미터) 거리에 있는 베누에 성공적으로 착륙했습니다.[60][61] NASA는 샘플 채취 과정에서 촬영된 이미지를 통해 샘플 채취자가 접촉했음을 확인했습니다. 우주선은 목표 위치에서 92cm(36인치) 이내에 착륙했습니다.[62][63] 무게가 최소 2온스(57g)로 추정되는 이 소행성의 샘플은 터치다운 후 OSIRIS-REX에 의해 수집되었습니다.[17] TAGAM의 머리를 촬영한 후, 나사는 샘플을 안에 보관하기 위한 묘라 플랩에 쐐기를 박은 바위가 있다는 결론을 내렸고, 이로 인해 샘플이 천천히 우주로 탈출하게 되었습니다.[64] 플랩을 통한 샘플의 더 이상의 손실을 방지하기 위해 NASA는 샘플의 질량을 결정하기 위해 계획된 회전 기동과 항법 제동 기동을 취소하고 원래 계획대로 2020년 11월 2일이 아닌 2020년 10월 27일에 샘플을 보관하기로 결정하여 성공적으로 완료되었습니다. 콜렉터 헤드는 TAGAM 암이 캡처를 위해 적절한 위치로 이동시킨 후 SRC(Sample Return 캡슐) 위에서 맴도는 것이 관찰되었으며, 콜렉터 헤드는 이후 SRC에서 캡처 링에 고정되었습니다.[64]

2020년 10월 28일, 머리가 샘플-리턴 캡슐의 포획 링에 앉았을 때, 우주선은 "백아웃 체크"를 수행했고, 그 체크는 TAGAM 팔이 캡슐에서 뒤로 나오도록 명령했습니다. 이 방법은 컬렉터 헤드를 잡아 당기고 컬렉터 헤드를 제자리에 고정하는 래치가 잘 고정되어 있는지 확인하기 위해 고안되었습니다. 테스트 후, 미션 팀은 샘플-리턴 캡슐에 머리가 제대로 고정되어 있는지 확인하는 원격 측정을 받았습니다. 이후 2020년 10월 28일, TAGAM 암의 두 기계 부품이 분리되었습니다. 샘플 채취 중 질소 가스를 TAGAM 헤드로 운반하는 튜브와 TAGAM 암 자체입니다. 그 후 몇 시간 동안, 미션 팀은 샘플 수집 중에 TAGAM 헤드를 통해 샘플을 휘저은 튜브를 절단하고, 수집기 헤드를 TAGAM 암에서 분리하도록 우주선에 명령했습니다. 연구팀은 이러한 활동이 완료된 것을 확인하고 2020년 10월 28일 베누의 샘플 보관 과정의 마지막 단계인 샘플-리턴 캡슐을 폐쇄하고 밀봉하도록 명령했습니다.[65] SRC를 밀봉하기 위해 우주선은 뚜껑을 닫은 다음 내부 래치 2개를 확보했습니다. 영상을 검사한 결과, 보관 과정에서 수집기 헤드에서 입자 몇 개가 빠져나간 것으로 관찰됐지만, 연구팀은 필요한 60g(2.1온스) 이상, 2개 이상의 물질이 헤드 내부에 많이 남아 있다고 확신했기 때문에 보관 과정을 방해하는 입자는 없는 것으로 확인됐습니다.000g (71온스). 베누의 샘플은 안전하게 보관되었고 지구로의 여행을 위해 준비되었습니다. 수집기 헤드가 SRC 내부에 고정되어 있으면 샘플 조각이 더 이상 손실되지 않습니다.[66]

샘플반품

착륙 후 귀환 캡슐을 검사하는 복구팀원 2명
착륙시 귀환캡슐 클로즈업 사진
유타주 귀환 캡슐 착륙 예상 지역

2021년 4월 7일 OSIRIS-REX는 베누의 마지막 비행을 완료하고 소행성으로부터 떠내려가기 시작했습니다.[67] 2021년 5월 10일, 우주선은 베누 지역을 출발하여 소행성 샘플과 함께 2년간의 지구 여행을 시작했습니다.[68][69][70]

2023년 9월 24일 오전 4시 42분 MDT (UTC-06:00), 지구에서 10만 1,000km 떨어진 곳에서 샘플 귀환 캡슐을 발사하여 시속 2만 7,650마일(시속 44,500km)로 대기권에 재진입했습니다.[71] MDT는 오전 8시 52분쯤 낙하산 아래 유타주 시험훈련장에 예상보다 3분 빠른 시속 11마일(시속 18km)로 착륙했습니다.[72][73] 주요 우주선은 2029년 OSIRIS-APEX라고 불리는 아포피스로의 확장 임무를 위해 지구에서 떨어진 궤도로 이동했습니다.[74]

MDT (UTC-06:00) 오전 10시 15분에 헬기로 착륙장에서 캡슐을 꺼냈습니다. 이 샘플은 나사의 천체 물질 연구 및 탐사 과학 이사회(ARES)와 일본의 외계인 샘플 큐레이션 센터에서 분석될 예정입니다.[73][75] 소행성 샘플 자료 요청은 ARS에 의해 고려되고 전 세계 조직에 배포될 것입니다.[22]

2023년 10월 11일, 회수된 캡슐을 열어 소행성 샘플 내용물을 "첫 눈"으로 밝혔습니다.[11]

확장 임무

2022년 4월 25일, 나사는 임무가 연장될 것임을 확인했습니다. 2023년 9월 24일, 샘플을 지구에 투하한 후, 이 임무는 OSIRIS-APEX('APOPhis EXplorer')[74]가 되었습니다. 그것의 새로운 이름이 시사하듯이, 그것의 다음 목표는 지구에 가까운 소행성 (그리고 잠재적으로 위험한 물체) 99942 아포피스가 될 것입니다. 아포피스는 2029년 4월 13일에 지구에 아주 가까이 접근할 것입니다. 아포피스의 관측은 2029년 4월 8일에 시작될 예정이며, 며칠 후인 4월 21일 OSIRIS-APEX가 이 소행성과 만남을 가질 계획입니다.[76] OSIRIS-APEX는 아포피스의 궤도를 약 18개월 동안 Bennu의 그것과 비슷한 체제로 돌게 될 것입니다. 이 우주선은 표면과 그 아래의 물질을 노출하고 관찰하기 위해 추력기를 사용하여 아포피스의 표면을 교란시키는 베누에서의 샘플 수집과 유사한 기동을 수행할 것입니다.[15]

OSIRIS-APEX 애니메이션
태양 주위
99942년경 아포피스
OSIRIS-APEX · 99942 Apophis · 지구 · 태양

이름.

OSIRIS-REX 및 OSIRIS-APEX는 두문자어이며, 각 문자 또는 문자의 조합은 각각의 프로젝트의 일부와 관련이 있습니다.[77]

  • O – 원산지
  • SI – 스펙트럼 해석
  • RI – 리소스 식별
  • S – 보안
  • REX – Regolith Explorer
  • APEX – 아포피스 익스플로러

이 각 단어는 이 임무의 한 측면을 나타내기 위해 선택되었습니다.[77] 예를 들어, S는 위험한 NEO로부터 지구의 안전을 의미합니다.[77] 특히 궤도를 도는 물체의 궤도를 바꿀 수 있는 야르코프스키 효과를 더 잘 이해하는 것을 말합니다.[77] 레골리스 익스플로러는 소행성 베누의 레골리스의 질감, 형태, 지구화학, 스펙트럼 특성을 연구하는 임무를 의미하는 반면 아포피스 익스플로러는 아포피스 소행성의 연구에 해당합니다.[77]

2004년 디스커버리 프로그램에서 헤리티지 개념이 제안되었을 때는 OSIRIS라고만 불렸고, "레골리스 익스플로러"의 REx는 이름의 일부로 사용되지 않고 기술적으로 사용되었습니다.[78]

이 소행성의 이름은 혼돈과 파괴를 연관 지었던 고대 이집트의 신 아포피스의 이름을 따서 지어졌습니다.[79] 미션 이름 자체가 오시리스 신에 대한 언급이었습니다. 단테 라우레타(Dante Laureta)는 마이클 드레이크(Michael Drake) 미션에 의해 "신화광"이라고 불렸습니다. "그는 패드 위에 낙서를 하고 우리가 이 임무를 수행하려고 하는 주요 주제를 포착하려고 노력하고 있었습니다. 생명 기원을 연구하고 자원을 확인하고 행성의 안전을 소행성 편향의 형태로 확인하고 그는 그로부터 최초의 파라오 중 하나였을지도 모르는 이집트의 고대 신 오시리스의 이름을 얻었다는 것을 깨달았습니다."[80][81]

과학적 목표

샘플 반송 캡슐 인포그래픽

미션의 과학적 목표는 다음과 같습니다.[82]

  • 원시 상태의 탄소질 소행성 레골리스 샘플을 반환하여 구성 광물 및 유기 화합물의 특성, 역사 및 분포를 연구하기에 충분한 양으로 분석합니다.
  • 원시 탄소질 소행성의 지구적 특성, 화학 및 광물학을 지도화하여 지질학적 및 동적 역사를 특성화하고 반환된 샘플에 대한 맥락을 제공합니다.
  • 밀리미터 단위의 제자리 샘플링 사이트에서 레골리스의 질감, 형태, 지구화학 및 스펙트럼 특성을 문서화합니다.
  • 잠재적으로 위험한 소행성에 대한 야르코프스키 효과(물체에 대한 열력)를 측정하고 이 효과에 기여하는 소행성 특성을 제한합니다.
  • 원시 탄소질 소행성의 통합된 전역 특성을 특성화하여 전체 소행성 집단의 지상 기반 망원경 데이터와 직접 비교할 수 있도록 함

망원경으로 관측한 결과 평균 지름이 480~511m(1,575~1,677ft)인 지구근접물체(NEO) 101955 Bennu의 궤도를 정의하는 데 도움이 되었습니다.[83] 이 행성은 태양의 궤도를 436.604일(1.2년)마다 한 바퀴씩 돌게 됩니다. 이 궤도는 매 6년마다 지구와 가까워집니다. 비록 그 궤도는 상당히 잘 알려져 있지만, 과학자들은 계속해서 그것을 다듬고 있습니다. 베누의 궤도를 아는 것은 매우 중요합니다. 왜냐하면 최근의 계산에 따르면 2169년부터 2199년까지 지구와의 충돌의 누적 확률은 1410분의 1(0.071%)이었습니다.[84] 임무 목표 중 하나는 이 궤도에 대한 무중력 효과(예: 야르코프스키 효과)와 이러한 효과가 베누의 충돌 확률에 미치는 영향에 대한 이해를 개선하는 것입니다. 베누의 물리적 특성을 아는 것은 미래의 과학자들이 소행성 충돌 회피 임무를 개발할 때 이해하는 데 매우 중요할 것입니다.[85]

사양

OSIRIS-REX의 3D 모델
OSIRIS-REX 계기판
  • 치수: 길이 2.4m(7피트 10인치), 폭 2.4m(7피트 10인치), 높이 3.15m(10.3피트)[2]
  • 태양열 어레이를 배치한 경우의 폭: 6.17m(20.2피트)[2]
  • 전력: 두 개의 태양열은 태양으로부터 우주선의 거리에 따라 1226~3000와트를 발생시킵니다. 에너지는 Li-ion 배터리에 저장됩니다.[2]
  • 추진 시스템: 화성 정찰 궤도선을 위해 개발된 히드라진 단일 추진체 시스템을 기반으로 추진체와 헬륨 1,230kg을 운반합니다.[86]
  • 샘플 반송 캡슐은 낙하산 보조 착륙으로 지구 대기권에 재진입했습니다. 샘플이 들어있는 캡슐은 지구 표면에서 회수되어 스타더스트 임무와 같이 연구되고 있습니다.

인스트루먼트

통신 장비 외에도, 이 우주선은 많은 파장에서 소행성의 이미지를 만들고 분석할 [87]수 있는 일련의 장비를 운반하고, 지구로 돌아가기 위해 물리적인 샘플을 회수합니다. 행성 협회는 관심 있는 사람들이 현재 우주선에 실려있는 마이크로 칩에 저장된 미션의 탐험 정신에 대해 그들의 이름이나 예술작품을 가질 수 있도록 하는 캠페인을 마련했습니다.[88]

OCAMS

이미징 카메라 제품군

OSIRIS-REX 카메라 제품군(OCAMS)은 PolyCam, MapCam 및 SamCam으로 구성됩니다.[87] 이들은 함께 지구 지도, 샘플 사이트 정찰 및 특성화, 고해상도 이미징, 샘플 획득 기록을 제공함으로써 소행성 베누에 대한 정보를 획득합니다.[89]

  • 20cm(7.9인치) 망원경인 PolyCam은 소행성 접근 시 점점 더 높은 해상도의 가시광선 영상과 궤도에서 고해상도의 표면 영상을 획득했습니다.
  • 맵캠은 위성과 가스 기둥을 검색합니다. 4개의 청색, 녹색, 적색 및 근적외선 채널로 소행성을 지도화하고 모델에 베누의 모양을 알려주고 잠재적인 샘플 사이트의 고해상도 영상을 제공합니다.
  • SamCam은 샘플 획득을 지속적으로 문서화합니다.

OVIRS

OVIRS

OSIRIS-REX 가시광선 및 IR 분광계(OVIRS)는 소행성 표면의 광물과 유기물을 지도로 만드는 분광계입니다.[87] 20m 해상도의 전체 디스크 소행성 스펙트럼 데이터를 제공합니다. 7.5~22nm의 스펙트럼 해상도로 청색에서 근적외선, 400~4300nm까지 매핑됩니다.[90] 이 데이터는 OTES 스펙트럼과 함께 샘플 사이트 선택을 안내하는 데 사용됩니다. 스펙트럼 범위와 분해능은 탄산염, 규산염, 황산염, 산화물, 흡착수 및 광범위한 유기 화합물의 표면 지도를 제공하기에 충분합니다.[citation needed]

OTES

OTES

OSIRIS-REX 열 방출 분광계(OTES)는 4-50 µm에 달하는 열 적외선 채널의 후보 샘플 사이트의 열 방출 스펙트럼 맵과 로컬 스펙트럼 정보를 제공하여 광물 및 유기물을 다시 매핑합니다. 규산염, 탄산염, 황산염, 인산염, 산화물, 수산화 광물을 분해하고 식별하기에 파장 범위, 스펙트럼 해상도 및 방사선 측정 성능이 충분합니다. OTES는 또한 전 세계적으로 방출된 방사선을 측정해야 하는 요구 사항을 뒷받침하기 위해 Bennu로부터의 총 열 방출을 측정하는 데 사용됩니다.[citation needed]

OTES는 화성의 먼지가 많은 표면 환경에서 Mini-TES의 성능을 바탕으로 광학 소자의 극단적인 먼지 오염에 탄력적으로 대처할 수 있도록 설계되었습니다.[citation needed]

렉시스

Regolith X선 영상 분석기(REX)IS)는 원소 존재비를 매핑하기 위해 Bennu의 X선 분광 지도를 제공할 것입니다.[87] REXIS는 매사추세츠 공과대학교(MIT)와 하버드 대학교 내 4개 그룹이 공동으로 개발한 것으로, 이 과정에 걸쳐 100명 이상의 학생이 참여할 가능성이 있습니다. REXIS는 비행 유산 하드웨어를 기반으로 하므로 기술적 위험, 일정 위험 및 비용 위험 요소를 최소화합니다.[91]

REXIS는 코드화된 개구 연질 X선(0.3–7.5 keV) 망원경으로 베누의 레골리스에 있는 원소와 태양 X선 흡수 및 태양풍에 의해 생성된 X선 형광선 방출을 이미지화하여 국부적인 X선 방출로 이어집니다. 이미지는 21 아크분 해상도(700m 거리에서 4.3m 공간 해상도)로 형성됩니다. 영상 촬영은 검출된 X선 영상을 64×64 요소 랜덤 마스크(1.536mm 픽셀)와 상관시켜 수행합니다. REXIS는 데이터 저장 사용량을 최대화하고 위험을 최소화하기 위해 각 X선 이벤트 데이터를 저장합니다. 픽셀은 64×64 빈으로 처리되며 0.3~7.5 keV 범위는 5개의 광대역과 11개의 좁은 선 대역으로 처리됩니다. 24초 해상도 타임 태그가 이벤트 데이터와 인터리빙되어 Bennu 회전을 설명합니다. 이벤트 목록의 다운링크 후 지상에서 영상이 재구성됩니다. 이미지는 O-K(0.5 keV)에서 Fe-K ß(7 keV)까지 풍부한 표면 요소의 지배적인 라인과 대표적인 연속체를 중심으로 16개의 에너지 밴드에서 동시에 형성됩니다. Bennu 표면에서 700m 떨어진 21일 궤도인 궤도 단계 5B 동안 2keV 아래에서 총 133개 이상의 이벤트/소행성 픽셀/에너지 대역이 예상됩니다. 10m 이상의 규모에서 원소 존재비에 상당한 제약을 받기에 충분합니다.[citation needed]

2019년 11월 11일, 대학생들과 임무에 참여한 연구원들은 렉스(REXIS)로 이 소행성을 관측하던 중 우연히 30,000광년 떨어진 맥시 J0637-430이라는 블랙홀에서 X선 폭발을 발견했습니다.[92]

OLA

OSIRIS-REX Laser Altimeter(OLA)는 스캐닝 및 라이다 장비로 임무 전반에 걸쳐 고해상도 지형 정보를 제공합니다.[87] OLA가 수신한 정보는 Bennu의 글로벌 지형 지도, 다른 기기의 지원 범위를 포함하는 후보 샘플 사이트의 로컬 지도, 내비게이션 및 중력 분석을 지원합니다.[citation needed]

OLA는 특정 간격으로 Bennu의 표면을 스캔하여 소행성의 전체 표면을 빠르게 지도화하여 국지적 및 전역 지형 지도를 제작하는 주요 목표를 달성합니다. OLA가 수집한 데이터는 소행성의 질량 중심과 관련된 제어 네트워크를 개발하고 베누의 중력 연구를 강화하고 정교화하는 데도 사용될 것입니다.[citation needed]

OLA에는 단일 공통 수신기와 두 개의 상호 보완적인 송신기 어셈블리가 있어 가져온 정보의 해상도를 향상시킵니다. OLA의 고에너지 레이저 송신기는 1~7.5km(0.62~4.66mi) 범위를 설정하고 매핑하는 데 사용됩니다. 저에너지 송신기는 0.5~1km(0.31~0.62mi) 범위에서 영상 촬영에 사용됩니다. 이러한 송신기의 반복 속도는 OLA의 데이터 획득 속도를 설정합니다. 저에너지 송신기와 고에너지 송신기의 레이저 펄스는 이동식 스캐닝 미러로 향하며, 이는 배경 태양 복사의 영향을 제한하는 수신 망원경의 시야와 일치합니다. 각 펄스는 목표 범위, 방위각, 고도, 수신 강도 및 시간 태그를 제공합니다.[citation needed]

OLA는 Canadian Space Agency (CSA)의 자금 지원을 받았으며 MDA가 캐나다 온타리오주 브램튼에 건설했습니다.[93] OLA는 2015년 11월 17일 우주선과의 통합을 위해 인도되었습니다.[94] OLA의 수석 악기 과학자는 요크 대학의 마이클 데일리입니다.[95]

태그캠

주 기사: TAGAM
발사 전 TAGAM 암 테스트

TAGSAM(Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism)이라 불리는 샘플 반송 시스템은 관절형 3.35m(11.0ft) 암이 있는 샘플러 헤드로 구성됩니다.[2][87] 온보드 질소 공급원은 최소 총 60g(2.1온스)의 샘플에 대해 최대 3번의 개별 샘플링 시도를 지원합니다. 표면 접촉 패드는 또한 미세한 물질을 수집합니다.[citation needed]

TAGAM 계측기 및 기법의 하이라이트는 다음과 같습니다.

  • 상대 접근 속도 10cm/s (3.9 in/s)[96]
  • 선택한 위치에서 25 m(82 ft) 이내 접촉
  • OCAMS 문서 샘플링 1Hz
  • 5초 이내에 샘플을 수집하고, 직접 질소2(N) 환형 분사로 레골리스를 유동화하며, 표면 접촉 패드가 표면 샘플을 포착합니다.
  • 우주선 관성 변화를 통한 대량 시료 채취 확인; 영상 샘플러 헤드를 통한 표면 시료 채취
  • 샘플러 헤드는 샘플 반송 캡슐에 보관되었다가 지구로 반송됨

JAXA와의 협력

하야부사2는 지구 근처 소행성 162173 류구에서 샘플을 수집하기 위한 JAXA의 유사한 임무입니다. 2018년 6월 소행성에 도착해 두 차례 샘플 채취에 성공한 뒤 2019년 11월 떠났고, 2020년 12월 지구로 돌아왔습니다. 2020년 12월 5일, 하야부사 2호의 회수 캡슐이 지구 대기권에 재진입하여 계획대로 호주에 착륙했습니다. 샘플 내용은 물 함량을 포함하여 광범위하게 분석되어 소행성의 초기 형성에 대한 단서를 제공할 것입니다. Hayabusa2의 주요 모듈은 다음 목적지인 소행성 1998KY26으로 그것을 "밀어내기" 위한 스윙 바이 절차를 수행하고 있습니다. 두 임무가 유사하고 일정이 겹쳤기 때문에(OSIRIS-REX는 여전히 귀환 단계에 있음), 나사와 JAXA는 샘플 교환 및 연구에 협력하기로 합의했습니다.[97][98] 두 팀은 JAXA 대표들이 아리조나 대학의 OSIRIS-REX 과학 운영 센터를 방문하고 OSIRIS-REX 팀의 멤버들이 하야부사2 팀을 만나기 위해 일본으로 여행하는 등 서로를 방문했습니다.[99][100] 그 팀들은 분석을 위한 소프트웨어, 데이터, 그리고 기술을 공유하고 있고, 마침내 지구로 돌아오는 샘플의 일부를 교환할 것입니다.[101][102]

OSIRIS-REx II

OSIRIS-REX II는 2012년 2중 임무를 위해 원래 우주선을 복제하는 임무 개념으로, 두 번째 우주선은 화성의 두 위성인 포보스와 데이모스에서 샘플을 수집합니다. 이 임무는 달에서 샘플을 얻는 가장 빠르고 가장 비용이 적게 드는 방법이 될 것이라고 말했습니다. 화성 I과 II는 이제 MMX라고 불리는 JAXA가 이끄는 또 다른 임무의 목표이며 2024년에 발사될 예정입니다.[103][104][105]

갤러리

  • OSIRIS-REX에서 볼 수 있는 Bennu의 가장 중요한 표면 특징에 대한 내레이션 투어

  • OSIRIS-REX 시료채취 시도가 Bennu에 미치는 영향

  • Earth–Moon system during an engineering test (January 2018)

    엔지니어링 테스트 중 지구-달 시스템 (2018년 1월)

  • First images of asteroid Bennu (August 2018).

    소행성 베누의 첫 번째 이미지 (2018년 8월).

  • Asteroid Bennu from 330 km (210 mi) away (29 October 2018)

    330 km(210 mi) 떨어진 소행성 베누 (2018년 10월 29일)

  • Earth-Moon (lower left) and asteroid Bennu (upper right) (December 2018)[106]

    지구-달(왼쪽 아래)과 소행성 베누(오른쪽 위) (2018년 12월)[106]

  • The Sample Return Capsule (SRC) with asteroid Bennu in the background (December 2019)

    소행성 베누를 배경으로 한 샘플 리턴 캡슐 (SRC) (2019년 12월)

  • The "Nightingale" sample site pictured before and after the sampling maneuver.

    샘플링 기동 전후의 "나이팅게일" 샘플 현장.

참고 항목

메모들

  1. ^ 원산지, 스펙트럼 해석, 자원 식별, 보안, Regolith Explorer

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외부 링크

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