SpaceX가 발사한 천왕성 임무는 새로운 10년 탐사의 최우선 과제

국립 과학 공학 및 의학 아카데미(National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine)는 행성 과학 및 우주 생물학에 대한 최신 10년 설문 조사를 발표했으며, NASA가 SpaceX의 Falcon Heavy 로켓에 발사하기 위해 기준선을 둔 천왕성으로의 주력 임무 개발을 우선시해야 한다는 권장 사항을 밝혔습니다.

천왕성 궤도 탐사선 및 탐사선 또는 UOP로 알려진 이 임무 제안은 NASA, 캘리포니아 대학, 존스 홉킨스 대학 과학자 및 엔지니어 팀에 의해 수년 동안 개발 중입니다. 사실, 매우 유사한 개념이 Academies의 2013-2022년 10년 설문 조사 주요 권장 사항에서 3위를 차지했으며 설문 조사의 수십 명의 기여자들의 관점에서 핵심적인 중요성과 잠재적 가치를 반복했습니다. 제작자에 따르면, 최신 반복에서 천왕성 궤도선과 탐사선은 최신 Decadal Survey가 자체적으로 구성한 12개의 기본 질문 중 11개에 완전히 또는 부분적으로 대답할 가능성이 있습니다.

또한 설문 조사에서는 하나의 특정 기술이 없었다면 천왕성이나 해왕성으로의 임무 사이를 유예했을 것이라고 간접적으로 밝혔습니다. 그 핵심은 SpaceX의 Falcon Heavy 로켓입니다.

설문 조사의 저자는 UOP의 맥락에서 SpaceX를 명시적으로 가리키지 않지만 “ 현재 사용 가능한 2023-2032년에 구현될 수 있는 종단 간 임무 개념이 존재하기 때문에 천왕성 ​​임무가 선호됩니다. 발사 차량 .” 실제로 발사체는 팔콘 헤비(Falcon Heavy)뿐인 것으로 보입니다. ULA(United Launch Alliance)의 Vulcan Centaur, Blue Origin의 New Glenn 및 NASA의 자체 우주 발사 시스템(SLS)의 세 가지 다른 대안이 기술적으로 존재합니다.

NASA의 Europa Clipper 궤도선(원래 SLS에 표시되었지만 나중에 주요 발사 지연을 피하기 위해 SpaceX의 Falcon Heavy로 옮겨짐)은 SLS가 대규모 생산 개선과 상당한 해결 방법 또는 설계 변경 없이는 아르테미스 프로그램 이외의 임무에 실행 가능하지 않다는 것을 입증하는 데 도움이 되었습니다. Blue Origin의 재사용 가능한 New Glenn 로켓은 여러 면에서 능력이 있지만 UOP가 요구하는 것보다 훨씬 낮은 지구 궤도 밖에서는 매우 열악한 성능을 보이는 것으로 보이며 2024년이나 2025년 이전에는 발사되지 않을 것입니다. 소모성 New Glenn으로 충분할 수 있지만 Blue Origin 옵션에 대해 언급한 적이 없으며, 그때에도 로켓의 소모 가능한 성능은 여전히 ​​부족할 수 있습니다.

마지막으로, ULA의 소모성 Vulcan Centaur 로켓은 아직 발사되지 않았으며 데뷔는 2023년으로 쉽게 넘어갈 수 있습니다. 더 중요한 것은 회사가 NASA에서 운영하는 성능 계산기 에 제공한 공식 정보에 따르면 6개의 고체를 가진 Vulcan의 가장 유능한 변형(VC6)도 로켓 부스터(SRB)는 임무에서 선호하는 7개의 궤적에서 천왕성 궤도선 및 탐사선(7235kg/15,950lb)을 발사하는 데 필요한 성능을 제공하지 않습니다. 다른 세 개의 보조 창에 대해 Vulcan 은 UOP를 잠재적으로 발사할 수 있지만 태양에 훨씬 더 가까이 여행하면서 우주선을 보호하기 위해 상당한 설계 변경이 필요한 Venus 중력 지원이 포함된 경우에만 가능합니다.

NASA의 계산기에 따르면 표준 페이로드 페어링이 있는 완전 소모성 Falcon Heavy 로켓은 UOP가 선호하는 궤적으로 약 8.5~10톤(18,700~22,000파운드)을 발사할 수 있으며, 우주선 중량 증가 또는 발사 성능 저하에 대한 매우 건강한 마진을 남길 수 있습니다. 

NASA가 설문 조사의 결론에 동의하고 천왕성 궤도선과 탐사선을 개발하기로 결정하고 2023년에서 2032년까지 평균 ~18%의 예산 증가에 대한 아카데미의 낙관적인 가정에 대한 계획을 세운다면 선호하는 2031년 발사 창을 향한 작업은 이름이 같은 Orbiter와 Probe로 구성된 UOP는 2044년 말이나 2045년 초에 약 5미터톤(~11,000lb)의 무게로 천왕성 주위를 도는 궤도에 도착할 것입니다. 주요 과학 임무는 휘발성이 있고 거대하고 격렬한 폭풍우가 발생하기 쉬우며 지구에서 가장 극한의 바람을 일으키는 것으로 여겨지는 행성의 이국적인 대기의 구성과 행동을 직접 분석하기 위해 작은 대기 탐사선을 배치하는 것으로 시작됩니다. 태양계. 프로브의 무게는 ~270kg(~600lb)이며 기껏해야 몇 시간 동안만 생존할 것으로 예상됩니다.

 

그러나 궤도선은 얼음 거인과 그 고리, 자기권, 27개 이상의 위성을 관찰하고 연구하면서 적어도 4년 동안 천왕성계를 계속 여행할 것입니다. 천왕성 자체는 우주에서 가장 흔한 종류의 외계행성일 수 있으며, 이에 대한 면밀한 연구는 전체 외계행성 과학에 매우 중요합니다. 토성과 목성 주변의 여러 위성과 마찬가지로 하나 이상의 천왕성 위성이 조석 가열에 의해 생성된 액체 바다 바다를 가지고 있을 수 있으며, 거주 가능한 환경이나 외계 생명체가 있을 수 있는 외계 천체 목록에 추가됩니다.

SpaceX-launched Uranus mission a top priority of new decadal survey