2024년 뛰어난 우주 과학 행사

2024년은 SpaceX의 '젓가락' 로켓 포획을 포함하여 궤도 및 달 임무에서 많은 성공이 이루어진 해입니다.

일본 우주선, 달 착륙 성공

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 SLIM 우주선이 1월 19일 달에 착륙했습니다. 이로써 일본은 소련, 미국, 중국, 인도에 이어 지구의 자연 위성인 달에 우주선을 착륙시킨 다섯 번째 국가가 되었습니다. 탐사선은 길고 순환하는 경로를 따라 12월 25일 마침내 달 궤도에 진입했습니다. SLIM은 목표 지점에서 100미터 이내, 시올리 분화구 가장자리에 착륙하는 것을 목표로 했습니다.

1억 2천만 달러의 비용과 200kg에 불과한 SLIM은 분광계를 사용하여 남위 15도에 위치한 넥타해(Sea of ​​​​Nectar) 지역 주변 환경을 연구하는 등 다양한 과학 활동을 수행하도록 설계되었습니다. 이 장치에서 수집된 데이터는 해당 지역의 구성에 대한 정보를 제공하여 달의 형성과 진화 역사를 밝혀낼 수 있습니다.

착륙 직후, JAXA 운영진은 착륙선이 거꾸로 착륙했음을 발견했습니다. 이는 탑재된 태양 전지판이 태양을 향하지 않았다는 것을 의미합니다. SLIM의 달에서의 첫 밤은 1월 31일에 시작되어 2월 15일에 끝났습니다. 그 후 SLIM은 2월 29일에 두 번째 달 밤을 맞이했고, 연구팀은 기온이 섭씨 100도에서 영하 170도까지 떨어져 착륙선이 정지될 것으로 예측했습니다.

극한의 온도 주기가 반복될수록 오작동 가능성이 커집니다. JAXA가 3월 중순에 운영 복구를 시도했을 때, 착륙선의 주요 기능들이 여전히 작동하고 있음을 확인했습니다. SLIM이 4월 중순 긴 음력 밤 이후 세 번째로 깨어나 4월 23일 지구로 신호를 전송했을 때도 같은 현상이 발생했습니다.

JAXA가 SLIM과 마지막으로 접촉한 것은 4월 28일이었습니다. JAXA는 8월 26일, SLIM 달 착륙선 임무가 수개월 동안 탐사선과의 재접촉에 실패한 후 공식적으로 종료되었다고 발표했습니다. 그러나 SLIM의 주요 목표는 달성되었습니다. 놀라운 정밀도로 천체에 착륙할 수 있는 능력을 입증하는 것이었습니다. 타원형 착륙 구역은 지정된 지점을 100m 거리에서 둘러싸고 있었는데, 이는 일반적인 수 킬로미터 거리보다 훨씬 짧았습니다.

중국, 달의 어두운 면에서 샘플 수집 위해 우주선 발사

창어 6호는 하노이 시간으로 5월 3일 오후 4시 27분, 하이난 섬 원창 위성 발사 센터에서 창정 5호 로켓에 실려 이륙했습니다. 53일간의 여정 동안 창어 6호는 지구에서 관측할 수 없는 달의 뒷면, 남극 에이트켄 분지(SPA)를 향해 나아갔습니다. 창어 6호는 달 착륙선, 시료 운반 모듈, 궤도선, 그리고 착륙선과 함께 탑재되는 소형 로켓인 발사체, 이렇게 네 개의 모듈로 구성되어 있습니다.

6월 1일, 착륙선은 달 뒷면의 2,500km 폭 충돌 지대인 남극 에이트켄 분지(SPA)에 있는 아폴로 크레이터 내부에 착륙했습니다. 착륙선은 삽과 드릴을 사용하여 약 2kg의 달 샘플을 채취했습니다. 이 귀중한 샘플들은 6월 3일 발사체로 옮겨졌고, 며칠 후 궤도선과 도킹했습니다. 궤도선은 6월 21일 샘플 캡슐을 실어 지구로 귀환했습니다. 창어 6호 달 샘플 캡슐은 6월 25일 중국 내몽골 자치구에 착륙했습니다.

초기 분석 결과, 어두운 면 샘플은 더 다공성이 높고 공극으로 채워진 구조를 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 이 새로운 샘플은 지구의 자연 위성인 달의 초기 진화, 근면과 원면 사이의 화산 활동 차이, 태양계 내측의 충돌 역사, 달 표토에 보존된 은하 활동의 흔적, 그리고 달 지각과 맨틀의 구성 및 구조 등 달의 여러 중요한 측면에 대한 이해를 높이는 데 도움이 됩니다.

우주인들을 ISS로 실어 나른 보잉 우주선, 고장 발생

수년간의 지연 끝에, 보잉의 스타라이너는 6월 5일 플로리다주 케이프커내버럴에서 아틀라스 V 로켓에 실려 성공적으로 발사되었습니다. NASA 우주비행사 부치 윌모어와 수니 윌리엄스를 태운 스타라이너는 25시간의 비행을 통해 국제 우주 정거장(ISS)으로 향했습니다. 윌모어와 윌리엄스는 궤도에서 일주일을 보낸 후 6월 13일 지구로 귀환할 예정이었습니다. 그러나 비행 중 스타라이너는 헬륨 누출 5건과 반응 제어 시스템 추진기 고장 5건을 포함한 일련의 문제에 직면했습니다. 이로 인해 엔지니어들은 지상에서 문제 해결에 나서야 했고, 우주비행사들의 ISS 체류 기간은 1주일에서 6개월 이상으로 연장되었습니다.

NASA는 8월 24일 기자회견에서 상황을 면밀히 평가한 결과, NASA와 보잉 엔지니어들이 고장 난 스타라이너 우주선에 우주비행사 부치 윌모어와 수니 윌리엄스를 다시 태워 귀환시키는 것이 안전한지에 대해 합의에 이르지 못했다고 발표했습니다. 결국, 스페이스X의 드래곤 우주선이 2025년 2월까지 승무원들을 ISS에 머물게 하고, 그 후 도킹하여 승무원들을 귀환시키기로 결정했습니다.

보잉의 스타라이너 우주선은 2024년 9월 6일, 미국 뉴멕시코주 화이트샌즈 우주항에 착륙하여 승무원 없이 지구로 귀환했습니다. 캡슐은 감속 낙하산을 사용하여 하강하고 에어백의 지지를 받았습니다. 이후 스타라이너는 추가 분석을 위해 플로리다주에 있는 NASA 케네디 우주 센터로 이송되었습니다. NASA와 보잉은 이 프로그램의 다음 단계를 결정하기 위해 협력할 것입니다.

최초의 민간 우주 유영 임무

최초의 민간 우주 유영 임무인 폴라리스 던(Polaris Dawn) 임무에 투입된 크루 드래곤(Crew Dragon) 우주선이 9월 10일 오전 5시 23분(하노이 시간 오후 4시 23분) NASA 케네디 우주 센터(KSC) 39A 발사대에서 SpaceX 팰컨 9 로켓에 실려 이륙했습니다. 9분 30초 후, 로켓 부스터가 지구로 귀환하여 플로리다 동부 해안의 바지선에 착륙했습니다.

4명의 우주인을 태운 크루 드래곤은 발사 약 12분 후 팰컨 9의 상단 단계에서 분리되었습니다. 우주선은 타원 궤도에 진입하여 여러 차례 선회한 후 1,400km(870마일) 고도까지 상승했습니다. 이는 1972년 아폴로 마지막 임무 이후 어떤 우주인도 비행하지 못한 고도입니다.

기록적인 고도에 도달한 후, 우주선은 고도 737km까지 하강했습니다. 그곳에서 우주선은 감압되었습니다. 임무 사령관인 억만장자 재러드 아이작먼과 SpaceX 직원 사라 길리스가 캡슐에서 차례로 나왔습니다. 우주 유영은 하노이 시간으로 9월 12일 오후 5시 12분에 시작되어 1시간 46분 동안 진행되었습니다. 이 여정 동안 아이작먼과 길리스는 스타링크 위성에 연결된 새로운 레이저 기반 통신 시스템과 SpaceX가 설계한 초경량 우주복의 유연성을 시험하기 위한 여러 가지 시험을 수행했습니다.

폴라리스 던(Polaris Dawn) 유인 우주선이 9월 15일 멕시코만에 착륙하여 SpaceX 역사상 가장 모험적인 임무 중 하나였던 5일간의 궤도 임무를 마무리했습니다. 이 임무의 성공은 최초의 상업용 우주 유영이자 인류 역사상 가장 높은 궤도 고도를 기록했습니다. 또한, 스타링크 통신 시험에서 얻은 데이터는 향후 임무를 위한 우주 통신 개발에 도움이 될 수 있습니다.

SpaceX, 로켓 '젓가락' 시스템 성공적으로 테스트

스타십 로켓 시스템은 우주 항공 회사 스페이스X의 CEO이자 억만장자 일론 머스크의 화성 유인 탐사 야망을 점차 증명해 보이고 있습니다. 이 로켓은 지금까지 제작된 로켓 중 가장 높고(약 120m) 강력한 로켓으로, 발사 시 약 8,000톤의 추력을 낼 수 있습니다.

10월 13일 오전 8시 25분(하노이 시간 오후 8시 25분), 텍사스주 스타베이스에서 다섯 번째 스타십 시험 발사가 진행되던 중, SpaceX는 새로운 "젓가락" 기술을 이용하여 슈퍼 헤비 부스터 단을 성공적으로 회수하는 중요한 이정표를 달성했습니다. 발사 약 7분 후, 이 부스터 단은 메카질라 발사대 바로 근처에 착륙했고, 로봇 팔에 의해 포획되었습니다. 한편, 스타십의 상단 단은 인도양에 착륙했습니다.

SpaceX의 품질 시스템 관리자인 케이트 타이스는 "오늘은 엔지니어링 분야에 있어 역사적인 날입니다. 정말 믿기지 않습니다! 첫 번째 시도에서 슈퍼 헤비 부스터를 발사대 안으로 성공적으로 포획했습니다."라고 말했습니다.

스타십은 착륙 다리가 없기 때문에 지구 귀환을 위해 젓가락처럼 생긴 로봇 팔 한 쌍이 달린 발사대에 의존해야 합니다. 착륙 다리를 제거하면 로켓의 회전 시간이 단축되고 무게도 크게 줄어듭니다. 질량이 1kg 감소할 때마다 로켓은 더 많은 화물을 궤도에 실을 수 있게 됩니다.

머스크의 비전은 미래에 이 팔이 로켓을 발사대로 신속하게 복귀시켜 연료를 재보급받은 후 다시 이륙할 수 있도록 하는 것입니다. 아마도 착륙 후 30분 이내에 가능할 것입니다. 머스크는 우주 여행을 개선함으로써 화성에 식민지를 건설하고 인류를 여러 행성에 걸쳐 사는 종으로 만들고자 합니다.

우주에서 태양열을 활용하려는 노력

우주에서 태양의 막대한 에너지를 활용하는 것은 불가능한 일이 아닙니다. 태양은 악천후, 구름, 밤이나 계절에 영향을 받지 않고 항상 이용 가능한 에너지원입니다.

이를 구현하는 방법에는 여러 가지 아이디어가 있지만, 일반적인 작동 방식은 다음과 같습니다. 태양 전지판이 장착된 위성을 고고도 궤도에 발사합니다. 태양 전지판은 태양 에너지를 수집하여 마이크로파로 변환한 후, 대형 송신기를 통해 무선으로 지구로 전송합니다. 이 송신기는 지상의 특정 위치로 매우 정밀하게 전송될 수 있습니다. 마이크로파는 구름이나 악천후를 쉽게 통과하여 지구의 수신 안테나에 도달합니다. 그런 다음 마이크로파는 다시 전기로 변환되어 전력망에 공급됩니다.

예를 들어, 작년에는 캘리포니아 공과대학교(Caltech) 엔지니어들이 우주 태양광 발전 시범(Space Solar Power Demonstrator) 임무의 일환으로 제작한 위성이 우주에서 최초로 태양광 에너지를 공급했습니다. 이 임무는 2024년 1월에 종료됩니다.

아이슬란드의 지속가능성 이니셔티브인 트랜지션 랩스(Transition Labs)는 지역 에너지 회사인 레이캬비크 에너지(Reykjavik Energyt)와 영국에 본사를 둔 스페이스 솔라(Space Solar)와 협력하여 지구 대기권 밖에서 태양광 발전소를 개발하고 있습니다. 스페이스 솔라는 지난 4월 무선 전력 전송 기술의 획기적인 발전을 발표했는데, 이는 우주에서 태양광 발전을 실현하는 데 중요한 진전입니다.

일본은 2025년까지 우주에서 지구로 태양 에너지를 전송할 준비를 하고 있습니다. 지난 4월, 일본 우주시스템연구소의 이지치 고이치 고문은 저궤도에서 지구로 무선으로 에너지를 전송하는 소형 우주 태양광 발전소 시험 로드맵을 제시했습니다. 이에 따라 약 180kg의 소형 위성이 400km 고도에서 약 1kW의 전력을 전송할 수 있습니다. 이 기술이 성공한다면 전 세계 의 막대한 에너지 수요를 해결하는 데 기여할 것입니다.

지적 재산권에 따르면

출처: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/nhung-su-kien-khoa-hoc-vu-tru-noi-bat-nam-2024/20241219010204419