보이저 프로그램

Voyager program
두 보이저 우주선이 직접 찾아가 연구한 행성과 달의 몽타주.우주선에서 뻗어 나온 긴 안테나와 자력계 붐이 보인다.표시된 행성에는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 있다.보이저 2호 외에 목성과 토성만 우주선이 다녀갔다.

보이저 프로그램은 현재 진행 중인 미국의 과학 프로그램으로, 보이저 1보이저 2라는 두 개의 로봇 성간 탐사기를 채용하고 있다.그들은 목성토성의 좋은 정렬을 이용하기 위해 1977년에 발사되었고, 지구로 전송하기 위한 데이터를 수집하면서 그들 근처에 날아갔다.발사 후, 천왕성해왕성 근처에 보이저 2호를 추가로 보내 지구로 전송하기 위한 데이터를 수집하는 결정이 내려졌다.[1]

2021년을 기점으로 두 보이저호는 성간 공간헬리오스피어 외측 경계를 지나 여전히 가동 중이다.그들은 둘 다 계속해서 유용한 데이터를 수집하여 지구로 전송한다.

보이저는 아무도 예측하지 못한 일을 했고, 아무도 예상하지 못한 장면을 발견했으며, 발명가들보다 오래 살 것을 약속했다.위대한 그림이나 준수한 기관처럼, 그것은 그 자신의 존재, 즉 핸들러들의 손아귀 너머의 운명을 획득했다.

Stephen J. Pyne[1]

보이저 1호는 2022년 2월 10일 현재 태양에 비해 시속 61,185km(38,019mph) 또는 17km/s의 속도로 이동하고 있으며, 태양으로부터[2] 23,252,000km(1.448×10mi10) 떨어져 있으며, 지구로부터 1558AU(233억km, 145억 mi)의 거리에 도달했다.[3]2012년 8월 25일 보이저 1호의 데이터는 성간 공간에 진입했음을 나타냈다.[4]

보이저 2호는 2022년 2월 10일 현재 태양에 비해 시속 55,335km(34,384mph), 15km/s의 속도로 움직이고 있었으며, 태양으로부터[5] 1,350,000km(1.202×10mi10) 떨어져 있어 지구로부터 130.1AU(195억km, 121억 mi)의 거리에 도달했다.[3]2019년 11월 5일 보이저 2의 데이터는 이 우주가 성간 공간에도 진입했음을 나타냈다.[6]2019년 11월 4일 과학자들은 보이저 2호 탐사선이 2012년 보이저 1호와 마찬가지로 태양풍의 영향을 넘어 우주 공간의 영역인 성간 매체(ISM)에 공식적으로 도달했다고 보고했다.[7][8]

보이저호가 태양풍의 영향을 넘어섰지만 태양계를 빠져나가려면 아직 갈 길이 멀다.NASA는 "만약 우리가 태양계를 태양으로 정의하고 태양을 주로 공전하는 모든 것을 정의한다면 보이저 1호는 앞으로 14,000년에서 28,000년 안에 오트 구름에서 나타날 때까지 태양계의 경계 내에 남게 될 것"[9]이라고 밝혔다.

보이저호의 카메라, 자기계, 그리고 다른 기구들에 의해 수집된 데이터와 사진들은 네 개의 거대한 행성들과 그들의 달들에 대한 알려지지 않은 세부 사항들을 보여주었다.우주선의 클로즈업된 이미지들은 목성의 복잡한 구름 형태, 바람, 폭풍 시스템을 도표로 나타내었고 목성의 달 Io에서 화산 활동을 발견했다.토성의 고리는 수수께끼 같은 땋은 머리, 꼬인 부분, 그리고 바퀴살을 가지고 있고 무수한 "고리"가 있는 것으로 밝혀졌다.

천왕성에서 보이저 2호는 행성 주위에서 상당한 자기장10개의 위성을 발견했다.해왕성의 날갯짓은 행성 자기장과 복잡하고 널리 분포된 오로라인 3개의 고리지금까지 알려지지 않은 6개의 달을 발견했다.2021년 현재 보이저 2호얼음의 거성 천왕성과 해왕성을 방문한 유일한 우주선이다.

NASA는 2018년 8월 뉴호라이즌스 우주선의 결과를 토대로 1992년 보이저 우주선 2대에 의해 처음 검출된 태양계 외측 가장자리에 '수소벽'이 존재한다는 사실을 확인했다.[10][11]

보이저 우주선은 남캘리포니아제트 추진 연구소에서 제작되었고, 미국 항공우주국(NASA)의 자금 지원을 받아 플로리다 케이프 캐너버럴에서 발사, 추적, 탐사선에 관한 모든 자금도 지원했다.

원래 프로그램의 비용은 8억 6천 5백만 달러였으며, 나중에 추가된 보이저 인터스텔라 미션은 3,000만 달러의 추가 비용이 들었다.[12]

역사

2007년 4월 파이오니어호와 보이저호의 궤적 및 예상 위치
보이저 우주선이 태양계를 탈출하기 위해 외행성을 방문하고 속도를 낼 수 있었던 궤적들
보이저 2호 태양으로부터의 거리에 대한 태양 중심 속도 플롯은 목성, 토성, 천왕성에 의해 우주선을 가속시키기 위한 중력 보조의 사용을 보여준다.트라이톤을 관찰하기 위해 보이저 2호는 해왕성의 북극 위를 지나갔고, 그 결과 황반면의 평면 밖으로 가속이 일어나 태양으로부터 떨어져서 그 속도를 줄였다.[13]

두 개의 보이저 우주 탐사선은 원래 메리너 프로그램의 일부로 구상되었고, 따라서 처음에는 메리너 11호메리너 12호로 명명되었다.그 후 그들은 "마리너 목성-토턴"이라는 별도의 프로그램으로 옮겨졌고, 후에 보이저 프로그램으로 이름을 바꾸었는데, 이는 두 우주탐사기의 설계가 마리너 가족의 설계보다 충분히 진전되어 별개의 이름을 가질 만하다고 생각되었기 때문이다.[14]

Voyager 우주선의 대화형 3D 모델.

보이저 프로그램은 1960년대 후반에서 70년대 초반에 계획된 플래닛 그랜드 투어와 유사했다.그랜드 투어는 제트 추진 연구소의 항공우주 엔지니어 게리 플란드로가 발견한 외부 행성의 정렬을 이용할 것이다.175년에 한 번 발생하는 이 정렬은 1970년대 후반에 일어나 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성을 탐사하기 위해 중력 보조를 사용할 수 있게 한다.[15]행성 그랜드 투어는 목성-토성-플루토, 목성-우라누스-넵투네 등 다양한 궤도를 따라 모든 외행성(당시에는 행성으로 간주되는 명왕성 포함)을 비행하기 위해 여러 쌍의 탐사선을 보내는 것이었다.제한된 자금 지원으로 그랜드 투어 프로그램은 끝났지만, 요소들이 보이저 프로그램에 통합되어 명왕성 방문을 제외한 그랜드 투어의 많은 비행 목표를 달성했다.

보이저 2호는 가장 먼저 발사되었다.그 궤도는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 플라이비스를 허용하도록 설계되었다.보이저 1호보이저 2호 이후 발사되었으나, 토성의 위성 타이탄의 최적 비행을 위해 고안된 더 짧고 빠른 궤적을 따라 발사되었는데,[16] 이 궤적은 상당히 크고, 대기도 밀도 높은 것으로 알려져 있었다.이 만남은 보이저 1호를 황반면 밖으로 내보내 행성 과학 임무를 끝냈다.[17]보이저 1호가 타이탄 플라이비를 수행할 수 없었더라면, 보이저 2호의 궤적이 천왕성과 해왕성 방문을 포기하면서 타이탄을 탐사하기 위해 변경될 수 있었을 것이다.[18]보이저 1호는 천왕성과 해왕성까지 이어질 수 있었던 궤적으로 발사되지 않았지만, 타이탄을 탐사하지 않고도 토성에서 명왕성까지 이어질 수 있었다.[19]

1990년대 동안 보이저 1호는 더 느린 심해 탐사선 파이오니어 10호파이오니어 11호를 제치고 지구에서 가장 멀리 떨어진 인간이 만든 물체가 되었는데, 이는 가까운 미래까지 간직할 기록이다.보이저 1호보다 발사 속도가 높았던 뉴호라이즌스 탐사선은 목성과 토성의 플라이비스에서 얻은 보이저 1호의 추가 속도 때문에 더 느리게 움직이고 있다.보이저 1호와 파이오니어 10호는 태양계와 거의 반대 방향으로 이동하기 때문에 인간이 만든 물체 중 가장 널리 분리되어 있다.

2004년 12월 보이저 1호는 태양풍이 아음속까지 느려지는 종단충격을 건너 성간 매체와의 상호작용에 의해 태양풍이 압축되어 난류를 일으키는 헬리오스하트에 진입하였다.2007년 12월 10일 보이저 2호보이저 1호가 처음 건널 때보다 태양에 약 16억 킬로미터(10억 마일) 더 가까운 종단 충격에도 도달해 태양계가 비대칭임을 나타냈다.[20]

2010년 보이저 1호는 태양풍의 바깥 속도가 0으로 떨어졌다고 보고했으며 과학자들은 태양풍이 성간 우주에 가까워지고 있다고 예측했다.[21]2011년 보이저호의 데이터는 헬리오스히트가 매끄럽지 않고 거대한 자성 기포로 채워져 태양계 가장자리에서 태양의 자기장이 뒤틀릴 때 형성된다는 이론을 세웠다.[22]

NASA의 과학자들은 보이저 1호가 태양계 외부에서 고에너지 입자가 급격히 증가함에 따라 성간 우주로의 진입에 매우 근접했다고 보고했다.[23][24]2013년 9월 NASA는 보이저 1호가 2012년 8월 25일 헬기조절을 넘어 성간 우주로 진입한 최초의 우주선이 됐다고 발표했다.[25][26][27]

2018년 12월 NASA는 보이저 2호가 2018년 11월 5일 헬기조절을 통과했다고 발표해 성간 우주로 진입한 두 번째 우주선이 됐다.[6]

2017년 현재 보이저 1호보이저 2호는 태양계 외측 팽창장치의 상태를 계속 감시하고 있다.[28]보이저 우주선은 2020년까지 과학 기구를 운용할 수 있을 것으로 예상되는데, 이 때 전력 제한으로 계측기를 하나씩 비활성화해야 할 것이다.2025년경에는, 더 이상 어떤 과학 기구도 작동시킬 수 있는 충분한 힘이 없을 것이다.

2019년 7월, 두 탐사의 감소하는 전력 공급을 보다 잘 관리하기 위한 전력 관리 계획이 개정되었다.[29]

우주선 설계

보이저호는 각각 773kg(1704파운드)의 무게가 나간다.이 총 무게 중, 각각의 우주선은 105킬로그램의 과학 도구를 운반한다.[30]동일한 보이저 우주선은 자세 제어 컴퓨터에 자이로스코프가속도계 입력을 사용하여 고궤도 안테나지구를 향해, 과학 기구를 표적을 향해 향하도록 하는 3축 안정화된 유도 시스템을 사용하며, 때로는 소형 계기용 이동식 계기 플랫폼의 도움을 받는다.그리고 전자 사진 시스템.

A space probe with squat cylindrical body topped by a large parabolic radio antenna dish pointing left, a three-element radioisotope thermoelectric generator on a boom extending down, and scientific instruments on a boom extending up. A disk is fixed to the body facing front left. A long triaxial boom extends down left and two radio antennas extend down left and down right.
보이저 우주선 도표

다이어그램은 속이 빈 십각형 전자제품 용기에 직경 3.7m(12ft)의 접시가 부착된 고게인 안테나(HGA)를 보여준다.또한 하이드라진 단로형 연료가 들어 있는 구형 탱크도 있다.

보이저 골든 레코드는 버스 측면 중 하나에 부착되어 있다.오른쪽의 각진 사각 패널은 광학 교정 대상과 과열 방열기 입니다.3개의 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)는 하부 붐에 엔드투엔드 장착된다.

스캔 플랫폼은 적외선 간섭계 분광계(아이리스)와 IIS 바로 위의 자외선 분광계(UVS), UVS 왼쪽에 있는 두 개의 영상과학 서브시스템(ISS) 비디콘 카메라, ISS 아래에 있는 포토폴라미터계(PPS)로 구성된다.

추가 계측기 2대에 대한 데이터가 수집되지만 여전히 5개 조사팀만 지원되고 있다.[31]FDS(Flight Data Subsystem)와 단일 8트랙 디지털 테이프 레코더(DTR)는 데이터 처리 기능을 제공한다.

FDS는 각 계측기를 구성하고 계측기 작동을 제어한다.또한 공학 및 과학 데이터를 수집하고 전송을 위해 데이터를 포맷한다.DTR은 고율 PWS(Plasma Wave Subsystem) 데이터를 기록하는 데 사용된다.그 데이터는 6개월마다 재생된다.

광각과 협각 카메라로 구성된 영상과학 서브시스템은 이전 메리너 비행에서 사용했던 슬로우 스캔 비디콘 카메라 디자인을 변형한 것이다.이미징 과학 서브시스템은 2개의 텔레비전 타입 카메라로 구성되어 있으며, 각각 8개의 필터가 바이디콘 앞에 장착된 명령 가능한 필터 휠에 장착되어 있다.하나는 f/3(광각 카메라)의 간극이 있는 초점 길이 200mm(7.9인치)의 광각 렌즈를 가지고 있고, 다른 하나는 1500mm(59인치)의 좁은 각도 f/8.5 렌즈(좁은 각도 카메라)의 고해상도를 사용한다.

과학 기구

과학 기구 목록
기기명 약어 설명
영상과학시스템
ISS
2개의 카메라 시스템(나선각/광각)을 사용하여 궤적을 따라 목성, 토성 및 기타 물체의 이미지를 제공했다.
필터
협각 카메라 필터[32]
이름 파장 스펙트럼 민감도
분명한
280–180 nm
Voyager - Filters - Clear.png
자외선
280–180 nm
Voyager - Filters - UV.png
바이올렛
350~450nm
Voyager - Filters - Violet.png
파랑
430–430 nm
Voyager - Filters - Blue.png
'
'
Clear.png
'
녹색
530–530 nm
Voyager - Filters - Green.png
'
'
Clear.png
'
오렌지
590–190 nm
Voyager - Filters - Orange.png
'
'
Clear.png
'
와이드 앵글 카메라 필터[33]
이름 파장 스펙트럼 민감도
분명한
280–180 nm
Voyager - Filters - Clear.png
'
'
Clear.png
'
바이올렛
350~450nm
Voyager - Filters - Violet.png
파랑
430–430 nm
Voyager - Filters - Blue.png
CH4-U
536-546 nm
Voyager - Filters - CH4U.png
녹색
530–530 nm
Voyager - Filters - Green.png
Na-D
588–590 nm
Voyager - Filters - NaD.png
오렌지
590–190 nm
Voyager - Filters - Orange.png
CH4-JST
614–624 nm
Voyager - Filters - CH4JST.png
라디오 사이언스 시스템
RSS
Voyager 우주선의 통신 시스템을 사용하여 행성과 위성(이온 공간, 대기, 질량, 중력장, 밀도)의 물리적 특성 및 토성 고리 및 고리 치수 내 물질의 양과 크기 분포 등을 파악했다.
적외선 간섭계스펙트럼계
아이리스
글로벌 및 국부 에너지 균형과 대기 구성 모두를 조사하였다.수직 온도 프로파일은 또한 행성과 위성으로부터 얻어진 것이며, 토성의 고리 안에 있는 입자의 구성, 열적 특성, 크기 등도 파악되었다.
자외선 분광계
UVS
대기 특성을 측정하고 방사선을 측정하도록 설계되었다.
삼축 플럭스게이트 자기계
MAG
목성과 토성의 자기장, 이들 행성의 자기장과의 태양풍 상호작용, 그리고 행성간 자기장이 성간 자기장과의 태양풍 경계선까지 나가서 교차할 경우 그 너머까지 조사하도록 설계되었다.
플라즈마 분광계
제발
플라즈마 이온의 거시적 특성을 조사하여 5 eV ~ 1 keV의 에너지 범위에서 전자를 측정하였다.
저에너지 충전 입자 계측기
LECP
에너지 플럭스의 미분 및 이온, 전자 및 에너지 이온 구성의 미분포를 측정한다.
우주 레이 시스템
CRS
성간 우주선의 기원과 가속 과정, 생명사 및 동적 기여, 우주선 선원에 있는 원소의 핵합성, 행성간 매체에서의 우주선의 행동, 갇혀 있는 행성 에너지 입자 환경 등을 결정한다.
행성 전파 천문학 조사
PRA
목성과 토성의 전파 방출 신호를 연구하기 위해 스위프 주파수 라디오 수신기를 사용했다.
포토폴라미터 시스템
PPS
6인치 f/1.4 Dahl-Kirkham형 Cassegrain 망원경, 060,120,45 및 135도의 5개 분석기가 포함된 분석기 휠, 2350~7500A의 8개 스펙트럼 밴드로 휠을 여과하여 목성, 토성, 천왕성 및 해왕성의 표면 질감과 구성, 대기 산란 정보 수집이 행성들의 IE와 밀도
Plasma Wave 하위 시스템
PWS
목성과 토성의 전자 밀도 프로파일에 대한 연속적인 피복 독립적인 측정과 자석 공간을 연구하는 데 유용한 국부 파동-입자 상호작용에 대한 기본 정보를 제공한다.(Plasma 참조) 추가

컴퓨터 및 데이터 처리

보이저 우주선에는 세 종류의 다른 컴퓨터 유형이 있는데, 각 종류는 두 종류로 이중화를 위해 사용되기도 한다.CMOS와 TTL 중형 집적회로 및 이산형 부품에서 제작된 전용 맞춤형 컴퓨터들이다.6대의 컴퓨터 중 단어 수는 약 32K이다.보이저 1과 보이저 2는 동일한 컴퓨터 시스템을 가지고 있다.[34][35]

우주선의 중앙 제어기인 컴퓨터 명령 시스템(CCS)은 18비트 워드 인터럽트 타입 프로세서 2개로 비휘발성 도금 와이어 메모리가 각각 4096개씩 달려 있다.보이저 임무의 대부분 동안, 각각의 우주선에 있는 두 대의 CCS 컴퓨터가 우주선의 명령과 처리 능력을 증가시키기 위해 중복되지 않게 사용되었다.CCS는 바이킹 우주선을 타고 날아온 시스템과 거의 동일하다.[36]

FDS(Flight Data System)는 모듈식 메모리와 각각 8198개의 단어를 가진 16비트 워드 머신 2대다.

태도와 발현 제어 시스템(AACS)은 각각 4096개의 단어를 가진 두 개의 18비트 워드 머신이다.

다른 온보드 기기와 달리 가시광선을 위한 카메라의 작동은 자율적이지 않고, 오히려 온보드 디지털 컴퓨터 중 하나인 FDS(Flight Data Subsystem)에 포함된 영상 파라미터 테이블에 의해 제어된다.1990년경 이래로 더 최근의 우주 탐사는 보통 완전히 자율적인 카메라를 가지고 있다.

컴퓨터 명령 서브시스템(CCS)은 카메라를 제어한다.CCS에는 명령 해독, 결함 탐지 및 보정 루틴, 안테나 포인팅 루틴, 우주선 시퀀싱 루틴 등의 고정된 컴퓨터 프로그램이 포함되어 있다.이 컴퓨터는 바이킹 궤도선에 사용되었던 것의 개량형이다.[37]Voyagers의 사용자 정의 구축 CCS 하위 시스템의 하드웨어는 동일하다.그들 중 한 명은 다른 한 명은 부족한 과학적인 하위 시스템을 가지고 있는 사소한 소프트웨어 수정만 있을 뿐이다.

자세 및 회전 제어 서브시스템(AACS)은 우주선 방향(태도)을 제어한다.고공 안테나가 지구를 향하도록 하고, 자세 변화를 제어하며, 스캔 플랫폼을 가리킨다.두 우주선에 맞춤 제작된 AACS 시스템은 동일하다.

보이저 우주탐사기가 RCA 1802(RCA CDP1802 "COSmAC" 마이크로프로세서) 버전에 의해 제어되었다는 사실이 인터넷에 잘못 보도되었지만[38], 그러한 주장은 1차 설계 문서에서 지원되지 않는다.CDP1802 마이크로프로세서는 나중에 갈릴레오 우주 탐사선에서 사용되었고, 몇 년 후에 설계되고 제작되었다.보이저스의 디지털 제어 전자제품은 마이크로프로세서 집적회로 칩을 기반으로 한 것이 아니었다.

커뮤니케이션

업링크 통신은 S-밴드 마이크로파 통신을 통해 실행된다.다운링크 통신은 우주선에 탑승한 X-밴드 마이크로파 송신기에 의해 수행되며, S-밴드 송신기를 백업으로 한다.두 보이저호를 오가는 장거리 통신은 모두 3.7m(12ft) 높이의 안테나를 이용해 이뤄졌다.고게인 안테나는 광폭은 X밴드의 경우 0.5도, S밴드의 경우 2.3도이다.[39]: 17 (저게인 안테나는 7dB 이득과 60° 빔 폭을 가진다.)[39]: 17

무선 통신역제곱 법칙 때문에 보이저호에서 다운링크에 사용되는 디지털 데이터 전송률은 지구에서 더 멀리 얻을수록 지속적으로 감소하고 있다.예를 들어, 목성에서 사용된 데이터 속도는 초당 약 11만 5천 비트였다.그것은 토성거리에서 반토막이 났고, 그 이후로 계속 낮아졌다.[39]역제곱법의 효과를 줄이기 위한 길을 따라 지상에서 일부 조치가 취해졌다.1982년부터 1985년 사이에 딥 스페이스 네트워크(Deep Space Network)의 3대 포물선 접시 안테나의 지름이 64m에서 70m(210~230ft)[39]: 34 로 증가하여 약한 마이크로파 신호를 수집할 수 있는 영역을 획기적으로 넓혔다.

토성과 천왕성 사이에 있는 동안 온보드 소프트웨어는 어느 정도의 이미지 압축을 수행하고 보다 효율적인 리드-솔로몬 오류 수정 인코딩을 사용하기 위해 업그레이드되었다.[39]: 33

보이저 프로그램을 위한 RTG

그 후 1986년과 1989년 사이에 지상의 여러 안테나에서 나오는 신호를 안테나 배열의 일종으로 하나의 보다 강력한 신호로 결합하는 새로운 기법이 도입되었다.[39]: 34 이것은 골드스톤, 캘리포니아, 캔버라, 마드리드에서 추가적으로 제공되는 접시 안테나를 사용하여 이루어졌다.또한 호주에서는 1989년 넵튠의 비행에 맞춰 파커스 전파망원경이 배열로 들어왔다.미국에서는 뉴멕시코초대형 어레이가 골드스톤의 딥 스페이스 네트워크 안테나와 함께 임시로 사용되기 시작했다.[39]: 34 이 새로운 안테나 어레이 기술을 사용하여 해왕성에서 지구까지의 엄청난 무선 거리를 보상하는 데 도움이 되었다.

전력은 3개의 MHW-RTG 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)에 의해 공급된다.이들은 플루토늄-238(핵무기에 사용되는 Pu-239 동위원소로부터 나온 간결함)에 의해 동력을 공급받으며 우주선이 발사되었을 때 약 30볼트 DC에서 약 470W를 공급했다.플루토늄-238은 87.74년의 반감기로 소멸하므로 Pu-238을 사용하는 RTG는 연간 출력량의 0.79%의(1/87.74) 인자를 잃게 된다.[40]

발사 34년 후인 2011년에는 그러한 RTG에 의해 발생되는 화력이 초기 전력의 76%인 (1/(34/87.74)2)로 감소할 것이다.화력을 전기로 변환하는 RTG 열전대 또한 시간이 지남에 따라 성능이 저하되어 가용전력이 이 계산된 수준 이하로 감소한다.

2011년 10월 7일까지 보이저 1호보이저 2호가 각각 267.9W와 269.2W로 발사 시 전력의 약 57%가 감소하였다.출력 수준은 보수적인 열전대 성능 저하 모델을 바탕으로 한 출시 전 예측보다 좋았다.전력이 감소함에 따라, 우주선 하중은 꺼져야 하며, 일부 기능은 제거되어야 한다.2032년까지 통신에 필요한 전력이 부족할 수 있다.[41]

보이저 인터스텔라 미션

보이저 1호는 2012년 8월 헬리오포아제 즉, 헬기권 가장자리를 건넜다.
보이저 2호는 2018년 11월 헬리오시트를 횡단했다.[6][42]

보이저 1차 임무는 보이저 2호가 넵튠의 근접 비행으로 1989년에 완료되었다.Voyager Interstellar Mission(VIM)은 두 우주선이 이미 12년 이상 비행했을 때 시작된 미션 확장이다.[43]NASA 과학선교국(NASA Science Mission Directorate)의 헬리오물리학과는 2008년 헬리오물리학 시니어 리뷰를 실시했다.패널은 VIM이 "계속해야 하는 절대적으로 필수적인 임무"이며, VIM이 "최적 수준과 증가된 DSN(Deep Space Network) 지원을 보증한다"[44]고 밝혔다.

VIM의 주요 목적은 태양계 탐사를 외행성을 넘어 외행성을 넘어 외행성을 넘어 가능하다면 그 이상으로 확대하는 것이다.보이저호는 태양 자기장의 외측 한계인 나선 경계선을 계속 탐색한다.태양계 경계선을 통과하면 우주선은 태양풍에 영향을 받지 않는 성간장, 입자, 파동을 측정할 수 있게 된다.

1998년 모든 플랫폼 기기를 포함한 전체 보이저 2 스캔 플랫폼이 꺼졌다.Voyager 1의 자외선 분광계(UVS)[45]를 제외한 모든 플랫폼 계기도 전원이 꺼졌다.

보이저 1호 스캔 플랫폼은 2000년 말 오프라인으로 전환될 예정이었으나 상승 방향에서 발생하는 자외선 방출량을 조사하기 위해 켜졌다.UVS 데이터는 여전히 캡처되지만 스캔은 더 이상 불가능하다.[46]

자이로 작전은 보이저 2의 경우 2016년, 보이저 1의 경우 2017년에 종료됐다.자이로 연산은 탐사선을 연간 6회 360도 회전시켜 우주선의 자기장을 측정하는 데 사용되며, 이는 자력계 과학 데이터에서 차감된다.

이 두 우주선은 서브시스템 중복에서 약간의 손실을 입으면서 계속 운항하고 있지만 Voyager Interstellar Mission(VIM) 과학 기구의 전체 보완에서 과학 데이터를 반환할 수 있는 능력을 보유하고 있다.

두 우주선 모두 2025년경까지 계속 가동할 수 있는 전력과 자세제어 추진체를 갖추고 있는데, 그 이후에는 과학기기 운용을 지원할 전력이 없을 수도 있고, 과학데이터 반환과 우주선 운용이 중단될 것이다.[47]

미션 디테일

이 헬리오스피어에 관한 도표는 2013년 6월 28일에 공개되었으며 보이저 우주선의 결과를 통합하였다.[48]

VIM이 시작될 때까지 Voyager 1은 지구로부터 40AU의 거리에 있었고 Voyager 2는 31AU에 있었다.[49] VIM은 종단 충격, 헬리오시드 탐사, 성간 탐사 단계 등 3단계에 있다.이 우주선은 팽창하는 초음속 태양풍에 포함된 플라즈마 입자들이 지배하는 태양 자기장에 의해 제어되는 환경에서 VIM을 시작했다.이것이 종료 충격 단계의 특성 환경이다.태양으로부터 어느 정도 떨어진 곳에서는, 초음속 태양풍이 성간 바람에 의해 더 이상의 팽창으로부터 억제될 것이다.이러한 성간 풍력-태양풍 상호작용의 결과로 우주선이 처음 접한 특징은 태양풍이 아음속까지 느려지고 플라즈마 흐름 방향과 자기장 방향의 큰 변화가 발생하는 종단 충격이었다.

보이저 1호는 2004년 12월 94AU의 거리에서 종료 충격 단계를 완료했고 보이저 2호는 2007년 8월 84AU의 거리에서 종료 충격 단계를 완료했다. 우주선은 태양 자기장과 태양풍 입자가 지배하는 지역에 있다.헬리오스히트를 통과한 두 보이저호는 성간 탐사 단계를 시작할 것이다.

헬리오스히트의 바깥 경계는 헬리오포스라고 하는데, 지금 우주선이 향하고 있는 곳이다.이곳은 태양의 영향력이 감소하기 시작하고 성간 공간을 탐지할 수 있는 지역이다.보이저 1호헤라클레스태양 꼭지점 일반 방향으로 황토 북쪽 35°의 속도로 태양계를 탈출하고 있으며, 보이저 2호의 속도는 황토 남쪽 48°로 연간 약 3.3AU이다.보이저 우주선은 결국 별에 갈 것이다. 4만년보이저 1호는 태양에 접근하고 있는 글리제 445로도 알려진 AC+79 3888의 1.6광년(ly) 내에 있게 될 것이다.4만년 후 보이저 2호로스248(태양에 접근하는 또 다른 별)의 1.7리 이내, 29만6000년 후에는 밤하늘에서 가장 밝은 별인 시리우스의 4.6리 이내를 지나게 된다.[4]

이 우주선은 1조 9천억20 년 동안 별과 충돌하지 않을 것으로 예상된다.[50]

2020년 10월, 천문학자들은 보이저 1호와 보이저 2호 우주 탐사선에 의해 감지된 태양계 너머 우주에서 예기치 않게 밀도가 증가했다고 보고했다.연구원들에 따르면, 이것은 "밀도 구배는 태양권 코의 일반적인 방향에서 VLISM (매우 국소간 성간 매체)의 대규모 특징"[51][52]이라는 것을 암시한다.

텔레메트리

원격측정은 "저속" 초당 40비트(비트/s) 채널과 "고속" 채널로 별도로 원격측량 변조 장치(TMU)에 온다.

저속 원격측정법은 TMU를 통해 라우팅되어 코드화되지 않은 비트로만 다운링크될 수 있다(즉, 오류 보정이 없다).높은 속도에서 10비트/s에서 115.2kbit/s 사이의 속도 집합 중 하나는 코드화된 기호로 다운링크된다.

60억 킬로미터(37억 마일)에서 볼 수 있는 지구는 "파란색 점"(약 오른쪽의 광대를 반쯤 내려간 푸른색 점)으로 나타난다.[53]

TMU는 제약 조건 길이가 7인 콘볼루션 코드로 고속 데이터 스트림을 인코딩하며, 기호 속도는 비트 전송률의 2배에 해당한다(k=7, r=1/2)

Voyager 원격 측정은 다음과 같은 전송 속도로 작동한다.

  • 7200, 1400비트/s 테이프 레코더 재생백
  • 600비트/초 실시간 필드, 입자 및 파동, 전체 UVS, 엔지니어링
  • 160비트/초 실시간 필드, 입자 및 파형, UVS 하위 집합, 엔지니어링
  • 40비트/s 실시간 엔지니어링 데이터, 과학 데이터 없음.

참고: 160bit와 600bit/s에서는 서로 다른 데이터 유형이 인터리브된다.

보이저호는 세 가지 다른 원격측정 형식을 가지고 있다.

고율

  • CR-5T (ISA 35395) Science,[54] 여기에 일부 엔지니어링 데이터가 포함될 수 있다는 점에 유의하십시오.
  • FD-12 더 높은 정확도(및 시간 분해능) 엔지니어링 데이터, 일부 과학 데이터도 인코딩될 수 있다는 점에 유의하십시오.

저율

  • EL-40 엔지니어링은 이 형식이 일부 과학 데이터를 포함할 수 있지만 모든 시스템이 표시되는 것은 아니라는 점에 유의하십시오.[54]
    이것은 일부 서브시스템에 대한 데이터 잘림과 함께 약칭 형식이다.

EL-40과 CR-5T(ISA 35395) 원격측정이 상당히 중복되는 것으로 이해되지만, 보다 단순한 EL-40 데이터는 CR-5T 원격측정의 해상도를 가지고 있지 않다.적어도 서브시스템에 사용 가능한 전기를 나타내는 경우, EL-40은 정수 증분으로만 전송하므로 다른 곳에서도 유사한 동작이 예상된다.

메모리 덤프는 두 가지 엔지니어링 형식으로 모두 사용할 수 있다.이러한 일상적인 진단 절차는 간헐적 메모리 비트 플립 문제를 감지하고 수정했으며, 2010년 중반 2주간의 데이터 손실 이벤트를 유발한 영구 비트 플립 문제를 감지했다.

골든레코드 표지

보이저 골든 레코드

두 우주선 모두 지구의 사진과 소리를 담은 12인치(30cm)의 금색 축음기 음반, 음반을 재생하기 위한 표지의 상징적 방향, 지구의 위치를 상세히 기술한 자료 등을 싣고 있다.[28][24]이 기록은 보이저호 중 하나를 되찾을 수 있는 외계인 또는 먼 미래의 인간인 어떤 문명에 대한 시간 캡슐과 성간 메시지를 결합한 것이다.이 기록의 내용은 티모시 페리스[24] 포함된 위원회에 의해 선정되었고 칼 세이건이 의장을 맡았다.

옅은 청색 도트

주요 행성의 클로즈업 컬러 사진을 새로 찍는 등 임무의 1단계에서 보이저 프로그램의 발견은 인쇄 매체와 전자 매체에 의해 정기적으로 기록되었다.이것들 중 가장 잘 알려진 것 중 하나는 지구를 옅은 푸른 으로 나타낸 이미지인데, 보이저 1호가 1990년에 찍은 것이고, 칼 세이건이 대중화시킨 것이다.

그 점을 다시 한번 생각해 봐.여기 있다.거긴 집이야.그게 바로 우리야....지구는 광대한 우주 무대에서 아주 작은 무대다....내 생각으로는 아마도 이 작은 세계의 먼 이미지만큼 인간의 자만심의 어리석음을 더 잘 보여주는 것은 없을 것이다.나에게 있어, 그것은 우리가 알고 있는 유일한 집인, 창백한 푸른 점을 보존하고 소중히 여기는 우리의 책임감을 강조한다.

참고 항목

참조

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외부 링크

NASA 사이트

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