보이저 계획 및 경과에 대해 알아보아요

보이저 계획

 

보이저 계획이란? 태양계 외연부를 탐사하는 우주 탐사선 보이저 2호와 보이저 1호에 위해서 미국이 발사한 과학 프로젝트다. 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 탐사한다.

두 개의 탐사선은 1977 년에 발사 되었으며 4개의 행성이 운 좋게 나란히 있었고 처음에는 토성과 목성 먼저 탐사 예정이였지만 보이저 2호 천왕성과 해왕성도 탐사했습니다.

현재 두 탐사선은 태양계 밖의 성간 물질을 연구하고 있으며, 기존 계획보다 3배 이상의 유용한 과학 정보를 보내고 있다. 2012년 8월 25일, 보이저 1호가 보낸 자료를 검토한 후, 보이저 1호는 우주 공간으로 들어가는 최초의 인공물이 되었으며, 역사상 그 누구보다도 뛰어나고 가장 멀리 떨어져 있다. 

2013년 현재 보이저 1호는 태양으로 부터 17km/s의 속도로 멀어지고 있다.

카메라와 자력계 들 보이저 탐사선의 장비는 풍속, 구름, 폭풍을 측정한 목성의 위성과 행성, 그리고 화산을 발견한 위성 이오에 대한 상세한 정보를 제공했다. 토성에서는 고리가 수수께끼의 질량, 날카로운 모양의 점 , 틈이 있으며, 고리는 무수히 많은 작은 천체로 구성되어 있다는 것을 발견했다.

천왕성은 불안정한 자기장을 감지하고 10개의 위성을 발견했다. 해왕성에서는 3개의 고리, 6개의 위성, 자기장, 그리고 복잡하게 분산된 오로라를 발견했는데, 지금까지 보이저 2호만이 거대한 얼음 행성을 방문했다고 알려진다.

보이저 탐사선은 NASA의 지원을 받아 남부 캘리포니아의 제트 추진 연구소(J.P.I)에서 건조되었으며 플로리다의 케이프 커내버럴 공군 기지(C.C.A.F.B)에서 발사되었다.

탐사선 경과

 

이 두 탐사선은 원래 매리너 계획의 일부였다. 한 때 매리너 11호와 매리너 12호로 불렸었다. 이후 두 탐사선은 매리너 목성 토성이라는 별도의 계획으로 나뉘었고, 후에는 기존의 매리너 탐사선보다 개발이 진행되고 있기 때문에 같은 프로젝트로는 연결하기는 어려웠다는 판단이었다.

보이저 계획은 1960년대 후반에 계획된 행성 탐사 계획과 비슷하며, 제트 추진 연구소의 행성 탐사 계획은 행성이 명확하게 정렬되어 있고 두 개의 탐사기를 사용하여 천왕성, 해왕성, 토성, 목성을 근접하여 탐사할 수 있다는 것을 발견한 후에 설정되었다.

두 개의 탐사선은 각각 목성-토성-명왕성과 목성-천왕성-해왕성이 될 예정이었는데, 행성 탐사 계획은 자금 지원 중단으로 인해 최종적으로 중단되었지만, 상세한 것은 보이저 계획으로 명왕성 이외의 나머지 행성을 탐색했다.

두 개의 탐사선 중 첫 번째는 두 번째로 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 근처를 통과하여 궤도에 진입을 하였으며, 첫 번째는 나중에 발사되어 토성의 위성인 타이탄을 통해 궤도에 진입했습니다.

보이저 1호의 궤도는 타이탄의 지연 때문에 황도면에서 벗어났고, 행성 탐사는 완료되었다.

만약 1호가 타이탄을 통과하지 않았더라면, 1호는 타이탄을 통과하지 않았을 것이고, 2호는 타이탄으로 향했을 것이며, 천왕성과 해왕성은 탐사되지 않았을 것이다. 또, 최초의 것은 타이탄을 통과하지 않고, 토성으로 부터 명왕성에 직접 갈 수 있었다고 한다.

1990년대에는 보이저 1호가 파이어니어 10호와 파이어니어 11호를 추월하여 최초로 발사되었지만 더 늦게 지구상에서 가장 먼 인공물이 되었다.

이 기록은 파이어니어 10에서 태양계 반대편에 있는 보이저 1호보다 발사 속도가 빨랐던 뉴 호라이즌스 탐사선조차 거의 깨지지 않는 것으로 생각되고 있다.

2004년 12월, 보이저 1호는 태양의 최종 충돌을 통과해 태양권에 들어가, 거기에서는 태양풍이 성간 물질과 접촉해 감속했다. 2007년 12월 10일 보이저 2호도 터미널 임팩트를 통과했는데, 이는 보이저 1호가 통과한 지점에서 약 16억 킬로미터 떨어져 있기 때문에 비대칭인 것으로 추정된다.

2010년, 보이저 1호에 의해 측정된 태양풍의 속도는 제로가 되었고, 과학자들은 보이저 1호가 태양계 밖의 성간 공간에 들어갔다고 추정했다.

2011년 보이저 탐사선이 제공한 자료에 따르면, 태양의 외피는 매끄럽지 않다며 많은 자기 버블을 포함하고 있다.

2012년 6월 15일 , NASA는 보이저 1호가 2012년 8월 25일에 태양권을 통과하여 공식적으로 태양계 밖으로 탈출했다고 발표했다.

2018년 현재 보이저 1호와 2호는 태양계 밖에서 데이터 수집해 전송하고 있다. 2020년까지 탑재된 과학 장비는 가동되고, 이후 전력 부족으로 하나씩 전원을 꺼야 한다고 알려져 있다.

 

과학장비

 

과학장비로는 적외선 간섭 분광기, 화상 과학 시스템, 전파 과학계, 삼축 포화 철심형 자력계, 플라스마 분광기, 저에너지 하전 입자 장비,  자외선 분광기, 행성 전파 천문학 조사기, 망원 사진 편광계, 플라스마 파동 시스템, 우주선 하부 체계가 사용되었다.

 

화상 과학 시스템은 협각과 광각 카메라 2개가 포함되며, 만나는 천체의 사진을 촬영하는 목적으로 사용되었다고 알려져 있다.

전자 과학계는 보이저에 실린 전파 장비이며, 위성과 행성의 물리적 성질을 측정하고, 토성의 고리 물질 분포와 크기를 알아내려는 목적으로 사용되었다.

적외선 간섭 분광기는 위성과 행성의 수직 방향 대기권 온도 분포, 에너지 균형 상태 및 대기권 성분을 조사하는 데 사용했다고 알려져 있으며, 토성의 고리 입자 크기를 측정하기로 했다.

자외선 분광기는 대기권의 성질 등을 측정 목적으로 사용되었다.

삼축 포화 철심형 자력계는 토성과 목성의 자기장 자체와, 자기장과 태양풍 사이의 상호작용을 측정하는 데 사용하였으며, 성간 및 행성 간 자기장 조사도 염두에 두고 설계되었다.