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나사의 미래를 짊어진 미니 탐사선 - 루나 아이스큐브



(루나 아이스큐브의 개념도. Morehead State University and Goddard are partnering to create the Lunar IceCube mission shown in this artist’s rendition.
Credits: Morehead State University)​


 나사는 2018년 발사 예정인 오리온 우주선과 SLS에 남는 공간에 작은 우주선들을 같이 탑재해 발사할 예정입니다. 대부분 신발 상자 크기인 이 큐브셋들은 미래 나사의 우주 탐사에서 매우 중요한 역할을 담당하게 될 수 있습니다. 앞서 포스팅 했던 대로 달과 화성에 큐브셋을 발사할 예정이기도 합니다.


 참고 :  http://blog.naver.com/jjy0501/220319721061
           http://blog.naver.com/jjy0501/220388682619


 최근 나사가 공개한 루나 아이스큐브 역시 6U 짜리 큐브셋입니다. (1U은 10x10x10cm 크기) 이 큐브셋의 역할은 이름처럼 달 표면에 존재하는 다양한 형태의 물, 특히 얼음을 관측하기 위한 것입니다. 얼음이 있는 곳에서는 물분자가 승화하거나 증발해서 검출될 수 있는데, 루나 아이스큐브에 탑재된Broadband InfraRed Compact High Resolution Explorer Spectrometer (BIRCHES)라는 장치가 이를 검출할 수 있습니다.


 이 소형 분광기는 백만 픽셀의 검출기로 수증기와 수소, 산소 분자 이외에도 다른 휘발성 미량 원소를 검출할 수 있는 능력이 있습니다. 물론 탐사선이 작은 만큼 다양한 장비를 탑재하지는 못하지만, 이 정보는 나중에 달에서 얼음을 찾을 때 유용하게 사용될 수 있을 것입니다.

 
 하지만 사실 이보다 더 중요한 부분은 이 작은 탐사선의 비행 방식입니다. 루나 아이스큐브는 부섹(Busek)사가 제조한 RF Ion BIT-3 엔진을 가지고 있습니다. 독특하게도 요오드(iodine)를 이용한 이온 추진 엔진으로 기존의 화학 로켓 대비 훨씬 적은 연료로도 높은 속도를 낼 수 있습니다. 이점은 연료를 많이 탑재할 수 없는 작은 큐브셋에 매우 중요합니다.

 
 그러나 이 이온 엔진은 추력이 매우 낮습니다. 따라서 단번에 달까지 갈수가 없고 대신 60일 넘게 달과 지구사이를 곡예 비행을 하면서 달 궤도로 진입합니다. 이렇게 해서 달까지 갈 수 있다면 미래에는 더 먼 장소까지도 갈 수 있을지 모릅니다.



(루나 아이스큐브의 궤도. Getting to the moon will require that the Lunar IceCube take a circuitous route that uses the gravity of the sun, Earth and moon.
Credits: NASA/Dave Folta)


(The Busek Company is developing Lunar IceCube’s low-thrust electric propulsion system, the RF Ion BIT-3 thruster.
Credits: Busek Company) 



 이온 플라즈마 엔진은 추력이 낮은 대신 지속적으로 가속이 가능합니다. 거의 아무런 저항이 없는 우주 공간에서 점점 속도가 빨라질 수 있다는 것이죠. 덕분에 오랜 시간 가속을 하면 우주 저 멀리로 나갈 수 있습니다. 루나 아이스큐브는 그 가능성을 테스트할 것입니다.

 
 새로운 이온 엔진이 성능을 입증해 보인다면 그 다음에는 더 먼 거리의 탐사가 가능할 지 모릅니다. 개발에 참여하고 있는 나사 고다드 센터의 과학자인 아비 반델(Avi Mandell)은 루나 아이스큐브가 미래의 소규모 행성 탐사 미션의 선구자 역할을 할 것이라고 언급했습니다. ("Lunar IceCube is a key pathfinder experiment for future small-scale planetary missions")    


 사실 태양계에는 아직도 우리가 탐사를 하지 못했거나 과거 탐사를 했지만 지금은 탐사선이 없는 장소가 너무 많습니다. 이들을 모두 탐사하기에는 예산이 충분치 않은 만큼 대신 보낼 수 있는 미니 탐사선을 개발할 수 있다면 큰 도움이 될 것입니다. 큐브셋들은 다른 위성이나 우주선을 발사할 때 같이 발사할 수 있을 만큼 작기 때문입니다. 물론 자체 가격도 매우 저렴합니다.


 하지만 작은 큐브셋에 많은 연료를 탑재할 수 없다는 제약은 항상 있어왔습니다. 루나 아이스큐브가 이 문제를 완전히 극복하기는 어려울 수 있지만, 어느 정도 해답은 제시할 수 있을 것입니다. 앞으로  간편하고 저렴한 태양계 탐사에 큐브셋이 혁명을 일으키기를 기대해 봅니다.


 참고


 http://www.nasa.gov/feature/goddard/lunar-icecube-to-take-on-big-mission-from-small-package

 



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