2016. 2. 17. 22:28ㆍ3. 천문뉴스/ESA Space Sience
동영상1> 필레 착륙선과 로제타 탐사선의 데이터 그리고, 필레 착륙선의 기계적 설계에 기반을 둔 시뮬레이션이, 2014년 11월 12일 67P/추류모프-게라시멘코 혜성에 필레가 착륙하는 동안의 방향과 움직임을 기록한 영상을 제작하는데 사용되었다.
필레의 혜성 착륙 1주년을 기념하여 발표된 이 영상은 필레가 아질키아로부터 아비도스까지 이동한 두시간의 드라마틱한 순간에 중점을 두어 제작되었다.
7개월 전 로제타호로부터 마지막으로 호출된 이후 계속 잠잠한 상태였던 착륙선 필레가 67P/추류모프-게라시멘코 혜성 위에서 다시 회복되기 어려운 상태가 된 것으로 보인다.
오는 9월, 67P/추류모프-게라시멘코 혜성에 착륙하는 마지막 임무를 수행할 때까지 탐사를 계속하고 있는 로제타 호가 최근 몇 달간 필레 호의 응답을 듣기 위해 최적화된 궤도 비행을 수행했다.
그러나 필레 착륙선은 2015년 7월 9일 이후로 계속 아무런 응답이 없는 상태이다.
독일 항공우주센터의 필레 프로젝트 매니저인 스테판 울라멕(Stephan Ulamec)의 소감은 다음과 같다.
"필레 통제 센터에서 필레와 다시 교신을 재개할 확률은 불행하게도 제로에 근접하고 있습니다.
우리는 더 이상 명령을 보내지 않을 예정입니다.
만약 필레호로부터 무언가 응답신호를 받게 된다면 이건 정말 놀라운 일이 될 것입니다."
사진 1> 이 사진은 2014년 11월 12일 67P/추류모프-게라시멘코 혜성으로 하강하는 필레 착륙선의 모습을 로제타 호의 OSIRIS 카메라로 촬영한 19개의 사진을 이어붙인 것이다.
사진에 표시된 시간은 국제표준시이다.
필레 팀은 독일과 프랑스, 이탈리아 우주 센터의 최고 공학자들과 과학자들로 구성되어 있다.
이들은 필레 착륙선의 상태를 알아내기 위한 광범위한 조사를 수행해왔고, 2014년 11월 12일 혜성에 착륙하여 첫번째 과학 활동을 완료한 이후의 행적을 짜맞추어왔다.
당시 착륙과정에는 여러 우여곡절이 있었다.
추진체 결함으로 인해 7시간에 걸친 하강 이후 작살을 이용한 정박에 실패하였고, 최초 착륙지점인 아질키아(Agilkia)지점에서 튀어올라 1킬로미터 떨어진 아비도스(Abydos) 지역에 착륙했다.
필레의 정확한 착륙지점은 고해상도 사진에서도 확정되지 않았다.
필레의 항적을 재구성한 결과 이 착륙선은 작은 혜성의 구체를 가로지르며 두 시간에 걸쳐 4번의 착륙이 있었음을 알 수 있었다.
아질키아에서 되튀어오른 후 하트메히트(Hatmehit)침하 지대 가장 자리를 스치며 다시 튀어올랐고, 최종적으로 아비도스 지역에 자리를 잡게 되었다.
사진 2> 필레 착륙선에 장착된 ROMAP 장비로부터 얻은 자기장 데이터를 최종 착륙지를 예측하는데 도움을 준 CONSERT 실험장비의 데이터와 합치고, 여기에 시간차 정보 및 로제타 호의 OSIRIS 카메라가 촬영한 사진들, 그리고 67P/추류모프-게라시멘코 혜성의 중력 예상치와 67P/추류모프-게라시멘코 혜성의 형태 측정치 등을 함께 활용하여 2014년 11월 12일 필레 호의 연속적인 착륙 및 되튀어오른 경로를 재구축하였다.
시간은 로제타 호에 의해 기록되었으며 확정 신호는 28분 후 지구에 도착하였다.
처음 필레 호가 아질키아 지역으로 내려앚는 동안에는 천천히 회전하고 있었다.
필레가 착륙 후 반동으로 되튀어오를 때, 내부 플라이휠의 운동력이 착륙선 자체에 전달되면서 회전속도는 현저하게 빨라졌다.
45분 후 필레 착륙선은 절벽에 부딪혀 뒤집혔고, 다시 되튀어 올라 몇 분 후 수미터 지점으로 밀려 멈출때까지 한 시간 이상을 공중에 떠 있었다.
최초 착륙지점이었던 아질키아는 직접적으로 촬영된 사진을 통해 착륙지점을 제대로 알 수 있다.
그러나 충돌이 발생했던 절벽이 있는 지점은 탄도모델을 기반으로 예측된 것이며, 아비도스 지역에서 이어진 두 번째와 세 번째 착륙은 CONSERT 측정기의 데이터를 기반으로 예측된 것이다.
따라서 후반부의 위치는 근사치를 표현한 것이라는 한계가 있다.
67P/추류모프-게라시멘코 혜성으로부터의 고도는 혜성의 질량 중심점에 중심을 둔 구형을 가정하고, 첫번째 착륙지점으로부터 2,393미터 지점의 반경을 고려하여 예측된 것이다.
이처럼 예상치 못한 비행이 수행되는 동안에도 필레 착륙선은 일련의 인상적인 과학적 측정을 진행할 수 있었는데, 그 중 어떤 것은 첫번째 반동으로 튀어오르는 동안에 이루어졌다.
최종 착륙이 있은 후 과학자와 조종사들은 예상치 못한 상황을 대비하여 하루종일 실험 결과를 받지 않을 수 없었다.
이 기간 중 예정된 과학활동의 80%가 완료되었다.
로제타 호로부터 분리되어 나온지 64시간 동안 필레는 67P/추류모프-게라시멘코 혜성 표면에 대한 자세한 사진들을 전송해왔고, 유기 분자의 냄새를 분석하였으며 혜성의 국부적 환경과 표면의 속성에 대한 개략을 파악하는 한 편 이 매혹적인 세계에 대한 뛰어난 자료를 제공했다.
그러나 필레가 자리잡은 지점은 두번째 배터리를 충전하기에는 햇빛이 충분히 내리쬐지 못하는 지역이었다.
필레가 자료를 수집하고 수집된 데이터를 로제타 호와 5억 1천만 킬로미터 거리에 있는 지구로 전송하기 전에 필레의 첫번째 배터리는 고갈될 것으로 예상되었다.
결국 2014년 11월 14일에서 15일 사이 필레 착륙선은 동면 상태에 빠져들었다.
사진 3> 필레 착륙선이 67P/추류모프-게라시멘코 혜성의 표면에 안정적으로 자리잡고 있다는 사실은 이 두 장의 CIVA 사진으로부터 확정되었다.
착륙선의 3개 다리 중 하나가 앞쪽으로 보인다.
이 사진은 두 개의 사진을 이어붙인 것이다.
그러나 67P/추류모프-게라시멘코 혜성이 2015년 8월 13일 근일점 통과를 향해 가면서 필레가 다시 깨어날지도 모른다는 희망이 생겼다.
필레 착륙지점의 기온 예측치는 필레가 다시 작동되는데 필요한 최소 기온인 영하 45도 이상이 될만큼 충분한 태양빛을 2015년 3월 말까지 받을 것으로 예측되었다.
만약 필레가 원래 착륙지점인 아질키아에 있었다면 3월까지 충전되는 양은 추가 임무를 마치는데 충분한 양이었기 때문에 이는 주시할만한 가치가 있는 일이었다.
2015년 6월 13일 필레 착륙선이 마침내 깨어나 로제타 호에게 보관중인 자료를 전송했다.
여기에는 필레 호의 현재 온도 및 전력과 하부 시스템에 대한 정보도 함께 담겨 있었다.
이 일련의 자료들은 필레 호가 이미 2015년 4월 26일부터 깨어 있었음을 말해주고 있었다.
다만 그 신호를 6월 13일까지 전송하지 못했던 것 뿐이었다.
사진 4> 이 사진은 근일점에 도달하기 몇 시간 전 로제타 호의 OSIRIS 협각 카메라로 촬영한 67P/추류모프-게라시멘코 혜성의 사진을 이어붙인 것이다.
사진이 촬영될 당시 혜성과 로제타 호 간의 거리는 330킬로미터였다.
근일점에 도달하면서 그리고 이후 몇 주 동안 활동성의 정점을 기록하고 있는 혜성의 모습이 이 사진에 선명하게 담겨 있다.
2014년 11월 12일 있었던 여러 번의 충돌과 호의적이지 않은 환경 하에서도 살아남았고, 다양한 전자 장치들이 목표한 조건 이상으로 작동한 것은 대단히 인상적인 결과이다.
6월 13일 이후 필레는 수 주 동안 총 7차례의 간헐적인 교신을 로제타 호와 수행하였으며 마지막 교신은 7월 9일에 이루어졌다.
그러나 통신 연결은 매우 짧은 순간만 이루어졌고, 그 어떤 과학측정 명령을 내리기 곤란할만큼 불안정한 상태였다
기온 조건이 호전되어 필레의 온도가 0도에 도달했음에도 불구하고 2015년 8월, 67P/추류모프-게라시멘코 혜성이 근일점에 도달할 때까지 더 이상의 교신재개는 이루어지지 않았다.
근일점 앞뒤 몇 달 동안은 혜성 역시 가장 활발한 활동기에 접어든 시기였다.
67P/추류모프-게라시멘코 혜성으로부터 쏟아져 나오는 가스와 먼지가 증가되어 로제타 호로서는 이전에 필레와의 교신이 가능했던 지점인 200km 이내의 거리를 유지하기에는 어려운 상황이었다.
최근 몇 달 동안 67P/추류모프-게라시멘코 혜성의 활동은 다시 잦아들었고, 다시 로제타 호가 안전하게 가까이 접근할 수 있는 상태가 되었다.
로제타 호는 혜성으로부터 45킬로미터 지점까지 접근했고, 아비도스 상공을 반복적으로 지나쳤다.
그러나 아무런 추가 신호도 받을 수 없었고, 필레의 응답만을 요구하는 블라인드 명령이 전송되기도 했지만 더 이상 아무런 반응도 얻지 못했다.
그림 1> 67P/추류모프-게라시멘코 혜성에 다가서고 있는 로제타 호의 상상도.
혜성의 사진으로는 2014년 8월 2일 혜성으로부터 500킬로미터 지점에서 로제타 호의 네비게이션 카메라에 의해 촬영된 사진이 사용되었다.
로제타 호와 혜성이 축적에 맞게 표현된 것은 아니다.
로제타 미션 공학자들은 지난해 불규칙적인 교신과 이어진 연락두절 상태는 필레의 송신기 및 수신기의 이상 때문인 것으로 생각하고 있다.
아마도 필레의 태양 충전 판넬이 근일점을 지나며 왕성해진 67P/추류모프-게라시멘코 혜성의 활동으로 인해 먼지로 뒤덮이면서 더 이상 충전이 불가능하게 된 것일지도 모른다.
아니면 필레의 자세와 위치가 2014년 11월 이후 67P/추류모프-게라시멘코 혜성의 활동에 의해 바뀐 것일지도 모른다.
만약 그렇다면 필레가 보내는 신호의 방향은 예측할 수 없는 방향으로 틀어져 있을 것이다.
ESA 우주탐사선 조종 감독관인 실바인 로디오트(Sylvain Lodiot)의 설명은 다음과 같다.
"현재 67P/추류모프-게라시멘코 혜성의 활동이 잦아들고 있으며 로제타 호는 다시 안전하게 혜성으로 점점 더 다가서고 있는 중입니다.
로제타 호는 다시 혜성으로부터 가까운 공전궤도를 유지하게 될 것이며 10~20킬로미터 이내까지 접근하게 될 것입니다.
로제타 미션의 마지막 단계에 들어서면 우리는 아비도스 지역을 고해상도로 상세하게 촬영할 수 있을만큼 충분히 가까운 거리까지 접근하게 될 것입니다.
이때 필레의 위치와 그 방향을 알 수 있게 될 것입니다."
사진 5> 이 사진은 필레 착륙선에 장착된 CIVA 카메라를 이용하여 67P/추류모프-게라시멘코 혜성으로부터 16킬로미터 지점에서 촬영된 셀카이다.
2014년 10월 7일 촬영된 이 사진에는 67P/추류모프-게라시멘코 혜성과 14미터 길이의 로제타 호의 태양전지판 하나가 한컷으로 담겨 있다.
서로 다른 노출을 이용한 두 개 사진이 높은 대비를 통해 희미한 세부 모습을 드러내기 위한 목적으로 합성되었다.
67P/추류모프-게라시멘코 혜성은 활동성을 보이는 목 부분과 함께 표면으로부터 뿜어져 나오는 먼지와 가스를 선명하게 보여주고 있다.
ESA 로제타 프로젝트 과학자인 맷 테일러(Matt Taylor)의 소감은 다음과 같다.
"필레의 위치를 결정하는 것은 이미 수집된 현장 측정치라는 측면에 있어서 훨씬 더 나은 이해를 할 수 있게 해 줄 것이라고 생각합니다.
이 데이터들로부터 훨씬 더 값진 과학적 데이터를 추출할 수도 있을 것입니다.
필레 호는 로제타 미션이라는 케이크에 올려진 체리와 같습니다. 저는 그 체리가 실제 어디에 있는 건지 정말 보고 싶습니다."
로제타 호는 필레 및 67P/추류모프-게라시멘코 혜성과 함께 외태양계를 향하고 있다.
이들은 화성 공전 궤도를 통과하였으며 현재는 태양으로부터 3억 5천만 킬로미터 지점에 위치하고 있다.
예측에 따르면 현재 기온은 필레가 기동 가능한 수준보다 훨씬 낮은 상태로 떨어져 있음을 의심할 수 없는 상황이다.
필레와의 교신이 다시 이뤄질 수 있을 것이라는 희망의 끈이 점점 얇아지고 있음에도 불구하고 로제타 호는 오는 9월 혜성에 내려앉을때까지, 67P/추류모프-게라시멘코 혜성을 따라 비행을 계속하며 필레 호의 신호를 듣기 위한 노력을 계속할 것이다.
ESA 로제타 미션 책임자인 패트릭 마틴(Patrick Martin)의 소감은 다음과 같다.
"오랜 시간이 흐른 후 필레의 신호를 다시 듣게 된다면 정말 놀라지 않을 수 없을 겁니다.
로제타 호는 태양으로부터 점점 멀어져 이번 미션의 끝을 향해 가면서 더 이상 사용 가능한 전원이 없어질때까지 필레와의 교신 채널을 계속 유지할 것입니다.
필레는 거대한 도전을 수행하였으며 예상밖의 어려운 환경에서도 과학적 목표를 달성해 냈죠.
우리는 이 모든 것에 충분히 자부심을 가질 수 있습니다.
67P/추류모프-게라시멘코 혜성에서 다시 만나게 될 로제타호와 필레 착륙선이 이뤄진 모든 과학적 업적은 우주 탐사에 있어서 역사적인 업적으로 남게 될 것입니다. "
출처 : ESA SPACE SIENCE 2016년 2월 12일 News
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Rosetta_s_lander_faces_eternal_hibernation
참고 : 67P/추류모프-게라시멘코 혜성을 비롯한 태양계의 다양한 작은 천체에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
왜소행성 : https://big-crunch.tistory.com/12346957
소행성 : https://big-crunch.tistory.com/12346956
혜성 : https://big-crunch.tistory.com/12346955
유성 : https://big-crunch.tistory.com/12346954
원문>
Rosetta’s lander faces eternal hibernation
Silent since its last call to mothership Rosetta seven months ago, the Philae lander is facing conditions on Comet 67P/Churyumov–Gerasimenko from which it is unlikely to recover.
Rosetta, which continues its scientific investigations at the comet until September before its own comet-landing finale, has in recent months been balancing science observations with flying dedicated trajectories optimised to listen out for Philae. But the lander has remained silent since 9 July 2015.
“The chances for Philae to contact our team at our lander control centre are unfortunately getting close to zero,” says Stephan Ulamec, Philae project manager at the German Aerospace Center, DLR. “We are not sending commands any more and it would be very surprising if we were to receive a signal again.”
Philae’s team of expert engineers and scientists at the German, French and Italian space centres and across Europe have carried out extensive investigations to try to understand the status of the lander, piecing together clues since it completed its first set of scientific activities after its historic landing on 12 November 2014.
A story with incredible twists and turns unfolded on that day. In addition to a faulty thruster, Philae also failed to fire its harpoons and lock itself onto the surface of the comet after its seven-hour descent, bouncing from its initial touchdown point at Agilkia, to a new landing site, Abydos, over 1 km away. The precise location of the lander has yet to be confirmed in high-resolution images.
A reconstruction of the flight of the lander suggested that it made contact with the comet four times during its two-hour additional flight across the small comet lobe. After bouncing from Agilkia it grazed the rim of the Hatmehit depression, bounced again, and then finally settled on the surface at Abydos.
Even after this unplanned excursion, the lander was still able to make an impressive array of science measurements, with some even as it was flying above the surface after the first bounce.
Once the lander had made its final touchdown, science and operations teams worked around the clock to adapt the experiments to make the most of the unanticipated situation. About 80% of its initial planned scientific activities were completed.
In the 64 hours following its separation from Rosetta, Philae took detailed images of the comet from above and on the surface, sniffed out organic compounds, and profiled the local environment and surface properties of the comet, providing revolutionary insights into this fascinating world.
But with insufficient sunlight falling on Philae’s new home to charge its secondary batteries, the race was on to collect and transmit the data to Rosetta and across 510 million kilometres of space back to Earth before the lander’s primary battery was exhausted as expected. Thus, on the evening of 14–15 November 2014, Philae fell into hibernation.
As the comet and the spacecraft moved closer to the Sun ahead of perihelion on 13 August 2015 – the closest point to the Sun along its orbit – there were hopes that Philae would wake up again.
Estimates of the thermal conditions at the landing site suggested that the lander might receive enough sunlight to start warming up to the minimum –45ºC required for it to operate on the surface even by the end of March 2015.
It is worth noting that if Philae had remained at its original landing site of Agilkia, it would have likely overheated by March, ending any further operations.
On 13 June 2015, the lander finally hailed the orbiting Rosetta and subsequently transmitted housekeeping telemetry, including information from its thermal, power and computer subsystems.
Subsequent analysis of the data indicated that the lander had in fact already woken up on 26 April 2015, but had been unable to send any signals until 13 June.
The fact that the lander had survived the multiple impacts on 12 November and then unfavourable environmental conditions, greatly exceeding the specifications of its various electronic components, was quite remarkable.
After 13 June, Philae made a further seven intermittent contacts with Rosetta in the following weeks, with the last coming on 9 July. However, the communications links that were established were too short and unstable to enable any scientific measurements to be commanded.
Despite the improved thermal conditions, with temperatures inside Philae reaching 0ºC, no further contacts were made as the comet approached perihelion in August.
However, the months around perihelion are also the comet’s most active. With increased levels of outflowing gas and dust, conditions were too challenging for Rosetta to operate safely close enough to the comet and within the 200 km where the signals had previously been detected from Philae.
In more recent months, the comet’s activity has subsided enough to make it possible to approach the nucleus again safely – this week the spacecraft reached around 45 km – and Rosetta has made repeated passes over Abydos.
No signal has been received, however. Attempts to send commands ‘in the blind’ to trigger a response from Philae have also not produced any results.
The mission engineers think that failures of Philae’s transmitters and receivers are the most likely explanation for the irregular contacts last year, followed by continued silence into this year.
Another difficulty that Philae may be facing is dust covering its solar panels, ejected by the comet during the active perihelion months, preventing the lander from powering up.
Also, the attitude and even location of Philae may have changed since November 2014 owing to cometary activity, meaning that the direction in which its antenna is sending signals to Rosetta is not as predicted, affecting the expected communication window.
“The comet’s level of activity is now decreasing, allowing Rosetta to safely and gradually reduce its distance to the comet again,” says Sylvain Lodiot, ESA’s Rosetta spacecraft operations manager.
“Eventually we will be able to fly in ‘bound orbits’ again, approaching to within 10–20 km – and even closer in the final stages of the mission – putting us in a position to fly above Abydos close enough to obtain dedicated high-resolution images to finally locate Philae and understand its attitude and orientation.”
“Determining Philae’s location would also allow us to better understand the context of the incredible in situ measurements already collected, enabling us to extract even more valuable science from the data,” says Matt Taylor, ESA’s Rosetta project scientist.
“Philae is the cherry on the cake of the Rosetta mission, and we are eager to see just where the cherry really is!”
At the same time, Rosetta, Philae and the comet are heading back out towards the outer Solar System again. They have crossed the orbit of Mars and are now some 350 million km from the Sun. According to predictions, the temperatures should be falling far below those at which Philae is expected to be able to operate.
Nevertheless, while hopes of making contact again with Philae dwindle, Rosetta will continue to listen for signals from the lander as it flies alongside the comet ahead of its own comet landing in September.
“We would be very surprised to hear from Philae again after so long, but we will keep Rosetta’s listening channel on until it is no longer possible due to power constraints as we move ever further from the Sun towards the end of the mission,” says Patrick Martin, ESA’s Rosetta mission manager.
“Philae has been a tremendous challenge and for the lander teams to have achieved the science results that they have in the unexpected and difficult circumstances is something we can all be proud of.
“The combined achievements of Rosetta and Philae, rendezvousing with and landing on a comet, are historic high points in space exploration.”
Notes for Editors
Lander contacts were made on 13, 14, 19, 20, 21, 23 and 24 June, and 9 July 2015. Housekeeping data were transferred from Philae to Rosetta on all but the 23 June contact. Background information about Philae’s wake-ups last year is discussed in our September blog post “Understanding Philae’s wake-up”.
Status reports were also published today by DLR, CNES and ASI.
Rosetta is an ESA mission with contributions from its Member States and NASA. Rosetta’s Philae lander was contributed by a consortium under the leadership of DLR, MPS, CNES and ASI.
For more information, please contact:
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
Patrick Martin
Rosetta Mission Manager
Email: patrick.martin@esa.int
Sylvain Lodiot
Rosetta Spacecraft Operations Manager
Email: sylvain.lodiot@esa.int
Matt Taylor
ESA Rosetta Project Scientist
Email: matt.taylor@esa.int
Stephan Ulamec
Philae Lander Manager, DLR
Email: Stephan.Ulamec@dlr.de
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