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토성 궤도에 진입하는 카시니-하위헌스의 상상도
1 개요
카시니-하위헌스는 토성과 그 위성들을 탐사할 목적으로 발사된 NASA와 ESA, 이탈리아 우주국(ASI)[1]의 무인 토성 탐사선으로, 1997년 10월 15일 미국 케이프 커내버럴 공군기지에서 타이탄 IVB[2]에 실려 발사되었다 금성과 지구, 목성에서 스윙바이를 실시하여 가속한 후, 2004년 7월 1일에 성공적으로 토성 궤도에 진입했다. 토성 궤도에 진입한 이후로 토성과 여러 위성들을 근접 탐사하여 천문학계에 많은 정보와 사진을 전송해왔고, 2005년에는 부속 착륙선인 하위헌스를 타이탄에 착륙시켜 20여일간 자료를 보내왔다. 13년 이상의 맹활약으로 교과서의 토성 관련 서술을 싹 갈아치운 뒤 2017년 4월, 토성의 고리 맨 안쪽을 조사하는 그랜드 피날레 궤도에 진입하여 9월 15일부로 대기에 돌입하여 임무를 마감할 예정이다. 토성의 위성들이 카시니에 있는 지구의 세균들에 오염될 가능성을 우려하여 토성의 대기 속으로 진입시켜 파괴할 예정이라고 한다.[3]
2017년 9월 15일 토성 대기권 진입 예정을 발표함과 동시에 2016년 9월부터 마지막 1년을 보내고 있다.
2 이름
카시니 탐사선은 부속 착륙선인 하위헌스와 본체인 궤도선 카시니로 나뉜다.(혹은 묶어서 카시니-하위헌스라고도 한다.)
궤도선인 카시니는 이탈리아 출신의 프랑스 천문학자인 조반니 도메니코 카시니의 이름을 따서 지어졌다. 카시니는 토성의 고리에 틈(카시니 간극)이 있다는 사실을 알아냈으며 4개의 위성도 발견하였다. 착륙선인 하위헌스는 토성의 위성인 타이탄을 발견한 인물인 네덜란드의 천문학자 크리스티안 하위헌스의 이름을 따서 지어졌다. 두 명의 천문학자 모두 토성과 관련된 업적이 주를 이루는 인물들이다.
국내에서는 과거 카시니-호이겐스라고 알려지기도 했으나 이는 하위헌스(Huygens)를 네덜란드어식이 아니라 영어식으로 읽은 것으로, 최근에는 본토의 발음을 따라 하위헌스로 표기하는 추세.[4]
3 목적
나사에서 계획한 카시니의 주 목적은 아래와 같다.
1. 토성의 고리의 3차원적 구조를 조사하고 근원을 밝혀낸다.2. 토성의 위성들의 표면 성질과 지질학적 정보를 조사한다.
3. 토성의 위성인 이아페투스에 덮혀있는 검은 물질에 대한 정보를 조사, 혹은 그 원인을 규명해낸다.
4. 토성의 자기권의 3차원적 구조를 조사하고 근원을 밝혀낸다.
5. 토성의 대기권의 관한 정보를 조사, 연구한다.
6. 타이탄의 대기권에 관한 정보를 조사, 연구한다.
7. 타이탄의 표면에 관한 정보를 조사, 연구한다.
이 외에도 다양한 목표들이 있었으며 토성 궤도에 진입하고 나서 새롭게 계획된 목표들도 많다.
4 비용
카시니의 과학적 탐사 비용에는 발사 전 개발비용에 14억 달러가 사용되었고 명령 조달 및 통제에 7억 4백만 달러, 위치 추적이나 좌표 확인에 5천 4백만 달러, 발사 비용으로 4억 2천 2백만 달러가 사용되었다. 위 비용들과 기타 비용을 합산하여 총 32억 6천만 달러가 사용되었다. 그 비용 중에서 미국 정부가 80%를 담당하였고 15%는 ESA에서, 5%는 이탈리아 우주국(ASI)에서 담당하였다.
5 우주선
카시니 호는 태양전지판이 아닌 RTG에서 전력을 공급받는다. 전력원은 방사성 동위원소인 플루토늄-238로 발사 당시에 32.7kg이 탑재되었다. 원자력 전지는 시간이 지날수록 전력 생산량이 떨어지며 2010년 기준으로 카시니는 670W의 전력을 공급받고 있다. 카시니 궤도선의 무게는 2,150kg이고 하위헌스 착륙선의 무게는 350kg이며 현재 토성의 궤도를 선회중인 카시니 궤도선은 높이 6.8m, 너비 4m 가량이다.
6 시스템
MIL-STD-1750A 16bit RISC CPU[5]
카세트 테이프 드라이브를 저장매체로 쓴다[6]
7 통신
현재 카시니는 지구로부터 8.2AU~10.2AU 거리에 떨어져 있고 토성의 궤도를 선회하고 있다. 지구나 카시니에서 송신/수신하는 전파는 서로의 위치에 도달하기까지 68분~84분이 소요된다.
8 고장(?)
카시니 탐사선에도 최근 이상증상이 보이기 시작했는데 원인은 다름아닌 컴퓨터 내부 저장매체인 테이프 드라이브. 탐사선의 관측 및 촬영데이터를 쓰고지우는 방식인데 이게 무려 10.000배속이라는 초고속으로 회전하는지라, 그 과정에서 마찰열이 발생하여 저장테이프가 녹아서 눌어붙을 수 있는(...) 문제가 발생되었다.누가 NASA아니랄까봐그래서 제시된 해결책이 테이프 드라이브의 모터를 본래속도의 30%정도 저속으로 돌려서 눌어붙음을 방지하는게 최선의 방법이었지만, 그 댓가로 처리속도가 느려져서 자료전송량이 1/3로 확 줄어버렸다(...)
9 엔셀라두스의 바다
카시니의 최대 업적 중 하나가 바로 엔셀라두스다. 타이탄(위성)에만 환장하느라 상대적으로 주목을 덜 보내던 엔셀라두스에서 따뜻한 물기둥 분출과 바다의 존재를 확인함으로써 타이탄에만 하악대던 학자들에게 기분 좋은 통수를 날렸다. 사실상 엔셀라두스가 목성의 바다 가진 모 위성 수준으로 주목받게 된 계기로, NASA의 일부 학자들은 유로파 미션 말고도 토성의 엔셀라두스에도 프로브를 보내야 한다고 난리를 치기 시작했다.
10 타이탄 플라이바이
타이탄은 수성보다도 크고 아름다운 희대의 거대 위성이다. 그리고 큰 크기에 걸맞게 토성으로부터 매우 먼 최외각부에 가까운 궤도를 돌고 있는데, 그 덕에 카시니의 훌륭한 추진력 공급원이 되어주었다.
현기증난다 프라임 미션인 회색을 시작으로 주황색, 파란색, 노란색, 보라색, 녹색 순으로 궤도를 바꿨는데, 이런 정기 개편 때마다 타이탄의 속도를 강탈하며 새 궤도를 짜냈다. 타이탄은 그야말로 카시니를 십수년간 하드캐리한 주역 중의 주역이라 할 수 있으며, 카시니는 이 과정에서 하위헌스의 통신 중계를 비롯해 타이탄에 관한 많은 정보를 얻어내기도 했다.
11 그랜드 피날레
2017년 9월의 그랜드 피날레 역시 마지막으로 타이탄 플라이바이를 실시하며 이뤄질 예정이다.
토성의 위성 중에도 생명체가 존재할 수 있는 후보군이 있다. 카시니가 데리고 있는 플루토늄 덩어리와 혹시 갖고 있을지도 모르는 세균들을 그냥 방치했다가는 영원무궁토록 토성을 돌다가 타이탄이나 엔셀라두스에 충돌하는 수가 있다. 특히 엔셀라두스는 더운물까지 발견된 곳이니 세균 한마리 잘못 풀었다간... 흠좀무.
그래서 갈릴레오가 그랬듯이, 토성 주회 궤도를 마지막으로 개편할 때 F링 탐사기간을 거쳐 타이탄을 플라이바이한 후 대기권 맨 안쪽을 탐사하기 시작한다. 그리고... 몇달이 지난 뒤, 토성 대기에 진입하여 마지막까지 데이터를 전송한 뒤 산산조각날 예정. 이 궤도를 그랜드 피날레로 칭하며, NASA에서는 2016년 9월부터 대대적인 홍보 캠페인을 벌이고 있다.- ↑ 이탈리아어 약자는 ASI(Agenzia Spaziale Italiana)고 영문 약자는 ISA(Italian Space Agency)다.
- ↑ 카시니-하위헌스의 중량이 무려 2.5톤(2.523Kg 하위헌스 프로브 포함)에 육박하는 초대형 탐사선인지라 당시 타이탄 IVB-센타우르 로켓에 실어올려야했다.
- ↑ 갈릴레오 탐사선도 이와 동일한 방법으로 임무를 종료했다.
- ↑ 같은 이치로 거스 히딩크도 네덜란드어식으로 읽으면 휘스 히딩크에 가깝지만 히딩크는 본인 요청에 따라 영어식으로 거스 히딩크라고 읽는다.
- ↑ 카시니와 하위헌스에 탑재된 컴퓨터 CPU는 동일하다.
- ↑ 일반 카세트 테이프가 아닌 연구소에서 사용되는 테이프 드라이브.