비너스 스펙트럼 로켓 실험

Venus Spectral Rocket Experiment
비너스 스펙트럼 로켓 실험
이름VeSpR
연산자나사
웹사이트www.bu.edu/csp/PASS/vespr/index.html
임무 기간10분[1]
우주선 속성
제조사보스턴 대학교
미션의 시작
출시일자01:50, 2013년 11월 27일 (2013-11-27T01:50)[1]
로켓첫 번째 단계: 테리어 미사일
2단계: 블랙 브랜트
발사장화이트 샌즈 미사일 사정거리
궤도 매개변수
참조 시스템수보르비탈
아포기 고도300km (1980 mi)[2]
메인
유형캐세그레인 설계
지름35cm(14인치)
파장자외선

비너스 스펙트럼 로켓 실험(VeSpR)은 금성의 대기에서 방출되고 있는 자외선(UV)에 관한 데이터를 수집해 금성의 물의 역사에 대한 정보를 제공할 수 있는 아궤도 로켓 망원경이다.[3][4] 이 유형의 측정은 지구 대기가 지상에 도달하기 전에 대부분의 자외선을 흡수하기 때문에 지구 기반 망원경을 사용하여 수행할 수 없다.[3]

목표

비너스 스펙트럼 로켓 실험(VeSpR)은 2013년 11월 27일 아보르바탈 로켓 비행 중 금성의 대기에서 물이 빠져나간 것에 대한 데이터를 수집했다. 이 소리나는 로켓은 보통 지구의 대기에 흡수될 금성의 자외선을 관측할 수 있는 지구 대기의 대부분을 망원경으로 운반했다. 총 비행시간은 10분이 채 되지 않았고,[1] 망원경은 회수해 재사용할 수 있다.[1]

사운딩 로켓

VeSpR은 원래 지대공 미사일로 제작되었고 후에 과학 임무를 지원하기 위해 용도 변경되었던 테리어 미사일과 보스턴 대학교 우주 물리학 센터에서 개발한 망원경이 내장된 블랙 브란트 모델 Mk1 사운딩 로켓을 결합한 2단계 시스템이다.[3] 통합은 버지니아에 있는 NASA의 월롭스 비행 시설에서 이루어졌다.

테리어 무대는 발사 후 6초 동안만 발사하고 Mk 1에서 분리되며 0에서 2100km/h(1300mph)까지 가속된다.[2] 블랙 브랜트는 약 30초간 발사하기 전에 6초간 상공을 향해 전진하며 7800km/h(4800mph) 이상의 속도로 유상하중을 흡수한다. 이 시점에서 로켓의 높이는 46km이지만, 이미 거의 4분 동안 더 위쪽으로 날아올라가며, 지구로 하강하기 전에 300km(186마일)의 최고점에 도달한 충분한 속도를 가지고 있다.[2] 탑재체는 낙하산으로 최종 하강해 발사장 하류 약 80km(50마일)를 착륙시켜 복구했다.

과학

지상 3개 행성 모두의 상층 대기는 가장 가벼운 원자인 수소에 대한 가장 높은 손실률과 함께 우주로 서서히 증발하고 있다. 금성에서 태양 자외선은 중간 대기권으로 침투하는데, 여기서 태양 자외선에 의한 HO의2 광분화는 H와 O를 방출하고, 이는 상층 대기권으로 확산되어 결국 엑소바아제에 도달한다.[5] H 원자는 우주로 손실될 수 있지만, 상대적으로 적은 수의 O 원자는 비열 처리로 인해 탈출할 수 있다. 오늘날 탈출의 세부사항을 이해하는 것은 금성수의 역사를 배우기 위해 과거로 추론할 수 있어야 할 요건이다.[5]

금성의 대기는 지질학적 시간에 걸쳐 상당한 진화를 거친 것으로 알려져 있다.[5] 이에 대한 증거는 금성의 대기와 지구의 대기의 현격한 대조를 포함한다: 금성은 매우 적은 물과 95%의2 이산화탄소 대기, 750K의 표면 온도 그리고 90bar의 표면 압력을 가지고 있다. 초기의 금성 대기는 이러한 조건들을 생산하기 위해 습기가 많거나 폭주하는 온실가스를 겪었을 것으로 생각되며, 이것은 상층 대기의 가벼운 가스의 유체역학적으로 탈출하여 아마도 물의 바다만큼 고갈시켰을 것이다. 이 시나리오에 대한 지원은 Fairn Venus 질량 분광계, 궤도를 선회하는 이온 질량 분광계(OIMS) 데이터 및 야간 대기의 IR 스펙트럼에서 약 1.6%의 금성 대기 중 D/H의 측정된 비율에서 나온다. 우주적 풍요에 대한 이 큰 증가는 지질학적 시간에 걸쳐 해양의 가치가 있는 HO의2 손실과 일치한다.[5]

망원경

VeSpR 망원경은 다른 미션들이 수행할 수 없는 관찰을 수행하기 위한 특수 목적의 Cassegrain 디자인이다.[4] 분광기에 긴 파장의 진입을 막기 위해 프리즘(presparising primism)을 사용하면 echelle 분광법에 대한 긴 접근법을 사용할 수 있으며, 선택된 영상 및 분산 눈금의 조합은 양호한 감도를 위해 몇 초의 넓은 개구부와 함께 방출선 프로파일의 높은 스펙트럼 분해능을 제공한다. 유사한 스펙트럼 분해능을 위해 HST/STIS는 0.2 아크의 간극을 사용하며, 이는 이 로켓 망원경이 관측한 3 x 5 아크의 영역보다 하늘에 375배 적은 고형 각도를 제공한다. 비교를 위해 망원경 영역 HST/로켓의 비율은 대략 50배이다. 등가 효율성으로 허블우주망원경은 로켓이 5분 안에 얻는 것과 동일한 S/N을 얻기 위해서는 4시간의 관측 시간이 필요하다.[4] 그러나 허블망원경은 기구를 손상시키지 않기 위해 태양을 너무 가까이 가리키는 것이 허용되지 않기 때문에 이를 위해 사용될 수 없다.[2]

VeSpR 망원경은 Cassegrain 설계로 Dall-Kirkham 형상을 가지고 있으며, 35 cm 직경의 타원형 1차 및 구형 2차 거울을 가지고 있어 광축의 몇 아크 최소 내에 1-2초의 영상 화질을 제공한다.[4] 망원경은 26 아크 sec/mm의 플레이트 스케일로 f/21 빔을 초점면에 전달한다. 분광기는 긴 슬라이트 이미징으로 UV echel 선 프로필 측정을 위해 설계 및 제작되었다. 분광기 설계에 채택된 에버트-패시 구성은 이 임무의 과학적인 요구에 잘 맞는 많은 특성을 가지고 있다. 단일 콜리메팅 미러의 대칭 오프 축 반사를 사용하여 이상을 제거한다. 즉, 공간 분해능은 망원경에 의해 제한되고 그링 및 조리개 특성에 의해 스펙트럼 분해능이 제한된다.[4]

파라볼로이드 콜리메이터 사용으로 중앙 2-3 호 분포를 따라 난시가 최소화된 2 아크 초 영상 화질을 생성했다. 개구부 플레이트 앞에 장착된 2도 마그네슘 플루오르화(MgF2) 목표 프리즘은 망원경에서 수렴 빔을 분산시키기 위해 사용된다. 1216 å 이미지를 1차 개구부에 집중시키면 분광기에서 다른 파장은 제외되어 검출기에 매우 낮은 수준의 산란 빛을 낸다.[4]

분광기는 허블우주망원경 STIS를 위한 시제품 그리팅의 복제품을 사용한다.[4] 5 아크 초 조리개 폭의 경우, 마지막 비행에서 측정된 분해능은 0.055 wh FWHM이었다. 초점 평면을 별도의 검출기에 재이미징하기 위한 카메라가 포함되어 있어 망원경 시야에서 분광구 구멍을 통과하는 빛을 뺀 이미지를 제공한다. 조리개 판 위의 금성 이미지는 Ly α 영상이 긴 파장 연속체와 방출로부터 명확하게 분리된다는 객관적인 프리즘에 의해 충분히 분산될 것이다.[4]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d "Venus Spectral Rocket Experiment". NASA. Archived from the original on 2014-08-31. Retrieved 2013-11-27.
  2. ^ a b c d "What is VeSpR?". Center for Space Physics, Boston University. November 2013. Retrieved 2013-11-28.
  3. ^ a b c "NASA's VeSpR rocket to probe Venus' atmosphere". ANI. Z News. 26 November 2013. Retrieved 2013-11-27.
  4. ^ a b c d e f g h "Project VeSpR Homepage". Center for Space Physics - Boston University. Boston University. 26 November 2013. Retrieved 2013-11-27.
  5. ^ a b c d "Science - The Escape of Water from the Atmosphere of Venus". Center for Space Physics, Boston University. Boston University. Retrieved 2013-11-27.