NASA와 SpaceX는 수요일 아침 플로리다에서 기관의 성간 매핑 및 가속 탐사선(IMAP)을 성공적으로 발사했습니다. 라그랑주 포인트 1로 가는 길에 IMAP에 합류하는 것은 NOAA의 SWFO-L1(Space Weather Follow On-Lagrange 1)과 NASA/일리노이 대학교 캐러더스 지오코로나 관측소(NASA/University of Illinois Carruthers Geocorona Observatory)라는 두 개의 추가 차량 공유 페이로드입니다.
이륙은 9월 24일 수요일 오전 7시 30분(동부 표준시 11시 30분)에 플로리다 케네디 우주 센터의 39A(LC-39A)에서 이루어졌습니다. 순간 발사 기간 동안 날씨는 발사에 85% 유리했으며, 주요 우려 사항은 적운 구름 규칙이었습니다.
Falcon 부스터 B1096은 이전에 7월 Amazon의 Kuiper 인터넷 별자리를 위한 KF-01 임무를 발사한 후 두 번째로 비행하여 이 임무를 지원했습니다.
B1096은 케이프에서 정동쪽으로 비행한 후 지구 대기권에 재진입하여 하강 속도를 늦추기 위해 진입 연소를 수행한 후 마침내 대서양 하향에 주둔한 SpaceX의 동해안 드론선 중 하나인 Just Read the Instructions 꼭대기에 안전하게 착륙했습니다.
스테이지 분리 후 두 번째 스테이지인 IMAP 및 차량 공유 페이로드는 계속해서 행성 간 이동 궤도로 비행했습니다.
IMAP, SWFO-L1 및 Carruthers Geocorona Observatory는 2단계에서 성공적으로 배치된 후 현재 지구에서 약 150만 km 떨어진 태양과 지구 사이에 위치한 태양-지구 라그랑주 포인트 1(L1)으로 비행하고 있습니다.
이번 발사는 121년 9번째 Falcon 2025 임무이자 전체 539번째 임무입니다. 또한, 이번 발사는 2025년 전 세계적으로 220번째 궤도 발사 시도였다.
IMAP
2018년 프린스턴 대학 팀의 개발을 위해 NASA에 의해 선정된 IMAP은 NASA의 태양 지상 탐사선 프로그램에 따른 다섯 번째 임무 역할을 할 것입니다. IMAP은 10개의 과학 장비 제품군을 사용하여 태양계를 완전히 둘러싸고 있는 태양풍에 의해 생성된 거대한 거품인 태양권을 매핑하고 조사할 것입니다.
IMAP은 수십 년 동안 태양물리학을 괴롭혀온 네 가지 중요한 질문에 답할 것으로 예상됩니다. 자기장은 국부 성간 매질을 통해 태양으로부터 어떻게 상호 작용합니까? 태양풍과 성간 매질은 태양권의 경계를 통해 어떻게 상호 작용합니까? 그리고 입자는 태양계 전체에서 어떻게 높은 에너지로 가속됩니까?
궤도에 있는 IMAP 우주선에 대한 작가의 인상. (제공: NASA/프린스턴 대학교/패트릭 맥파이크)
또한 IMAP은 L1에서 3년에서 5년의 임무 기간 동안 네 가지 주요 과학 목표를 달성할 것으로 예상됩니다. 첫째, IMAP은 국소 성간 매질의 구성과 특성에 대한 이해를 향상시킬 것입니다.
참조
다음으로, 이 임무는 태양풍과 성간 매질이 상호 작용하는 지역의 시간적, 공간적 진화에 대한 과학자들의 이해를 높일 것입니다. 셋째, IMAP은 태양 자기장과 국부 성간 매질 사이의 상호 작용에서 파생된 과정을 식별하고 이해를 발전시킬 것입니다. 마지막으로 IMAP은 태양 주변과 태양권 내의 입자 가속 과정에 대한 이해를 높일 것입니다.
IMAP은 무게가 900kg이고 직경이 2.4m, 높이가 0.9m에 불과한 비교적 작습니다. 이 작은 크기에도 불구하고 IMAP의 엔지니어와 과학자들은 우주선에 10개의 과학 장비를 구현했으며, 이 모든 장비를 통해 IMAP은 다양한 파장과 에너지에 걸쳐 태양계를 볼 수 있습니다.
IMAP에는 세 가지 이미징 장비가 포함되어 있습니다. IMAP-Lo 이미저는 태양풍과 성간 매질이 만나는 곳에서 생성된 저에너지 에너지 중성 원자(ENA)를 측정하고 매핑하는 단일 픽셀 중성 원자 이미저입니다. IMAP-Hi는 태양권 가장자리 근처에 위치한 중간 에너지 ENA를 측정하고 매핑하는 2 개의 단일 픽셀 고에너지 이미저를 갖추고 있습니다. 마지막 이미저는 IMAP-Ultra로, 태양권 가장자리 근처에서 가장 높은 에너지의 ENA를 매핑하고 측정합니다.
발사 전 진동 테스트 중 IMAP. (제공: NASA/Johns Hopkins APL/Princeton/Ed Whitman)
다음은 2.5m 붐 암에 장착된 두 개의 동일한 3축 자속 게이트 자력계를 사용하여 태양이 생성하는 행성간 자기장을 측정하는 IMAP의 자력계(MAG)입니다. SWAPI(Solar Wind and Pickup Ions) 기기는 태양풍 내의 이온과 태양권 너머에서 태양계로 유입되는 입자를 측정합니다.
고에너지 이온 망원경(HIT)은 실리콘 고체 검출기를 활용하여 태양풍과 심우주에서 방출되는 고에너지 이온을 조사할 것입니다. 비이미징 단일 픽셀 광도계인 GLOWS(Global Solar Wind Structure) 장비는 태양풍이 태양계를 가로지르면서 생성되는 자외선의 특성과 진화를 연구할 것입니다.
태양풍전자(SWE) 기기는 태양풍에 내장된 전자와 바람 내의 분포를 식별하고 측정합니다. CoDICE (Compact Dual Ion Composition Experiment) 는 두 개의 정전기 분석기를 사용하여 태양풍과 성간 공간에서 방출 된 이온의 질량과 전하를 측정합니다.
10번째이자 마지막 IMAP 장비는 성간 먼지 실험(IDEX)으로, 태양계 내 행성 간 및 성간 먼지 입자의 특성을 조사하는 고해상도 먼지 분석기입니다. 이러한 특성에는 먼지 입자의 원소 구성, 속도 및 질량 분포가 포함됩니다.
IMAP은 태양광 패널로 구동되며 NASA의 심우주 네트워크를 통해 지구와 통신하며, 이 네트워크는 메릴랜드에 있는 존스 홉킨스 대학 응용 물리학 연구소(APL)에 있는 IMAP 임무 운영 센터(MOC)로 데이터를 전달합니다. Falcon 9에서 배치된 후 IMAP은 L1에 도착하기 전에 108일 동안 행성 간 공간을 여행합니다. L1에 있는 IMAP의 독특한 위치 덕분에 태양 폭풍이 지구에 충돌하기 전에 과학자들에게 최대 30분의 "경고"를 제공할 수 있습니다.
APL은 임무 기간 동안 프로젝트 관리를 제공하며 프린스턴 대학의 David McComas 박사가 IMAP의 수석 연구원으로 활동하고 있습니다.
SWFO-L1 시리즈
L1로의 여정에서 IMAP에 합류하는 차량 공유 페이로드 중 하나는 미국 해양대기청(NOAA)의 SWFO-L1 우주선입니다. IMAP과 마찬가지로 SWFO-L1은 SWFO-L1의 논스톱 데이터 스트림을 통해 태양과 태양의 활동을 집중적으로 연구할 것이며, SWFO-L1의 논스톱 데이터 스트림은 지구와 우주 기반 인프라를 손상시킬 수 있는 대규모 태양 폭풍에 앞서 과학자들에게 충분한 경고 시간을 제공합니다.
SWFO-L1은 소형 코로나그래프를 활용하여 태양의 활동을 모니터링하고 태양풍 측정을 알립니다. 이 천문대는 지속적이고 운영되는 우주 기상 관측에 전념하는 최초의 위성입니다. L1에 도달한 후 우주선은 L1의 Space Weather Observations to Advance Readiness 1(SOLAR-1)으로 이름이 변경될 예정이며, SOLAR-2 관측소는 향후 몇 년 안에 L1에 도착할 예정입니다.
SWFO-L1에 대한 아티스트의 인상. (제공: NOAA)
SWFO-L1은 태양의 지속적인 관측을 용이하게하기 위해 4 개의 장비를 갖추고 있습니다. 첫 번째는 태양풍 플라즈마 센서(SWiPS)로, 태양풍에서 이온 의 속도, 밀도 및 온도를 측정하는 두 개의 동일한 정전기 분석기를 갖추고 있습니다. 다음은 다양한 에너지 수준에서 초열 이온과 전자를 측정하는 고체 분광계인 STIS(SupraThermal Ion Sensor)입니다.
IMAP의 MAG와 마찬가지로 자력계(MAG) 기기는 두 개의 자력계를 사용하여 태양풍에 의해 생성된 자기장을 측정합니다. 네 가지 장비 중 마지막은 태양의 외부 대기인 코로나의 밀도 구조를 측정하는 소형 코로나그래프(CCOR)입니다.
NOAA는 SWFO-L1이 L1에 도착하면 운항할 예정이며, 이는 발사 후 몇 달 후에 이루어질 것으로 예상됩니다.
캐러더스 지오코로나 천문대
수요일 임무에서 발사되는 세 번째이자 마지막 페이로드는 NASA와 일리노이 대학교가 공동으로 개발한 Carruthers Geocorona Observatory입니다. 이름에서 알 수 있듯이 천문대는 지구 외기권의 발광 부분 또는 가장 바깥쪽 대기층인 지오코로나를 조사할 것입니다. 지구의 지오코로나에 대해서는 알려진 바가 거의 없으며 Carruthers는 이를 연구하는 데 전념하는 첫 번째 임무가 될 것입니다.
지구를 관측하는 Carruthers Geocorona Observatory에 대한 작가의 인상. (제공: NASA)
지오코로나는 지구 반경의 약 15도에서 약 100도에 이르는 매우 광범위합니다. 맥락을 위해 지구 반경 1개는 약 6,357km이며, 달은 지구에서 지구 반경 약 60배 주위를 공전합니다.
Carruthers Geocorona Observatory는 코로나 질량 방출과 같은 우주 기상 현상에 대한 지오코로나의 반응을 매핑하고 지오코로나의 원인을 식별하는 두 가지 주요 과학 목표와 목표를 가지고 있습니다. 태양에서 방출된 하전 입자가 지구로 이동할 때 가장 먼저 만나는 대기층은 외기권이며, 이는 이후 지오코로나를 교란합니다. 지오코로나가 하전 입자와의 상호 작용에 반응하여 어떻게 변하는지 이해하면 과학자들은 지구의 전체 대기가 우주 기상 현상에 어떻게 반응하는지, 그리고 지오코로나가 형성되는 원인에 대해 알 수 있습니다.
천문대에는 광시야 이미저(WFI)와 협시야 이미저(NFI)라는 두 개의 자외선 카메라가 탑재되어 천문대를 사용하는 과학자들에게 다양한 관측 옵션을 제공합니다. Carruthers는 또한 자외선과 X선에서 태양의 밝기를 측정하는 학생이 개발한 장비인 COSSMo를 선보일 예정입니다. 모든 구성 요소를 조립하면 전망대의 무게는 약 241kg이며 러브시트 소파 크기입니다.
NASA는 Falcon 9에 발사된 후 Carruthers Geocorona Observatory를 운영할 예정입니다. 천문대의 주요 임무는 2년 동안 지속될 것으로 예상됩니다.
(리드 이미지: 2025년 9월 24일 NASA IMAP 임무를 시작하는 Falcon 9. 크레딧: NSF의 Max Evans)