| 인류의 목성 탐사 | ||||
| {{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ] | 이름 | 접근 시기 (최근접) | 운영 주체 | 탐사 방식 |
| <colbgcolor=#fff,#000> 파이어니어 10호 | 1973년 | NASA | 중력도움 | |
| 파이어니어 11호 | 1974년 | NASA | 중력도움 | |
| 보이저 1호 | 1979년 | NASA | 중력도움 | |
| 보이저 2호 | 1979년 | NASA | 중력도움 | |
| 율리시스 | 1992년 1차, 2004년 2차 | NASA / ESA | 중력도움 | |
| 갈릴레오 | 1995 ~ 2003년 | NASA | 목성 궤도선 & 목성 대기 진입 탐사선 | |
| 카시니-하위헌스 | 2000년 | NASA / ESA | 중력도움 | |
| 뉴 호라이즌스 | 2007년 | NASA | 중력도움 | |
| 주노 | 2016년 ~ | NASA | 목성 궤도선 | |
| 목성 얼음 위성 탐사선 | 2023년 발사 | ESA | 가니메데 궤도선 | |
| 유로파 클리퍼 | 2024년 발사 | NASA | 유로파 궤도선 |
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| 뉴 프론티어 계획 | |||
| 뉴 호라이즌스 | 주노 | OSIRIS-REx | 드래곤플라이 |
| 주노의 로고 |
| 목성과 함께 있는 주노의 상상도 |
1. 개요
외행성(목성, 토성, 천왕성, 해왕성) 탐사를 목표로 하는 '뉴 프론티어 계획'의 일부로, 당초 2009년 6월 발사할 계획이었지만 예산상 이유로 2011년으로 연기하여 8월 5일 발사하였다.선명은 그리스 로마 신화의 여신인 헤라의 로마식 이명에서 따왔다.
원체 빠르고[1] 멀리 보내는 물건이다 보니 발사체도 범상치 않은 물건이 필요해서 뉴 호라이즌스 발사에서 사용한 가장 강력한 발사체인 아틀라스 V-551 로켓으로 발사했다.
5년 동안 심우주 비행과 지구 스윙바이 등을 거친 뒤 2016년 7월 4일 미국 독립기념일에 목성 궤도로 도착하여 높은 이심률을 지닌 궤도로 목성을 돌면서 1년 8개월 동안 극궤도에서 존재하는 성분, 중력장, 자기장, 대기를 조사하고 목성 극부근 자기권을 추가 조사할 예정이다. 여러 위성들을 같이 조사했던 갈릴레오 탐사선이나 보이저 탐사선 등과 달리 주노 탐사선은 궤도 진입 후에는 위성보다 목성 극지 연구를 집중하려는 것이다. 가장 의미가 큰 점은 갈릴레오는 목성 외부만 조사했지만[2] 주노는 목성 내부 층들을 샅샅이 들여다 볼 예정이다.
이후 2018년 7월, 임무를 마치고 목성의 구름을 뚫고 들어가 마지막 정보를 수집한 뒤 파괴시킬 예정이었으나[3] 후술할 추진 기관 관련 문제로 예정한 궤도가 14일에서 53일로 늘어났고, 임무 기간 또한 2021년 7월 30일까지 늘어났다. 이후 마지막 정보를 수집하고 파괴할 예정이었으나 2025년 9월까지 임무 수행 기간이 다시 늘어났다.
2. 시스템 사양
목성의 무지막지한 방사선으로부터 방호를 제공받기 위해 주노 탐사선의 메인 컴퓨터는 RAD750을 탑재하였고 132MHz CPU, 256MB 플래시 메모리, 128MB DRAM을 넣었다. 자세한 스펙은 RAD750 문서 참고.3. 탐사 일정
- 2011년 8월 5일: 발사
- 2013년 10월 9일: 스윙바이 목적 지구 근접 통과
- 2016년 7월 4일: 목성 도착 후 궤도 안착[4]
- 2016년 7월 12일: 목성 궤도에서 찍은 첫 사진 전송 탐사선 '주노' 목성 궤도 안에서 찍은 첫 사진 전송
- 2021년 6월 8일: 가니메데 비행
- 2022년 9월 29일: 유로파 저공 비행
- 2023년 12월 30일: 이오 1차 비행
- 2024년 2월 3일: 이오 2차 비행
- 2025년 9월: 임무 종료
4. 탐사 궤도
| 공전궤도 상상도 |
한 번 도는데 54일 가까이 걸리는 큰 타원형 궤도를 두 번 돌아야 본격적인 과학 탐사를 시작할 수 있는 작은 궤도로 들어갈 수 있다. 본격 탐사는 2016년 10월 19일부터 진행할 예정이다. 출처
그러나 궤도를 수정하는 과정에서 추진 기관에 문제가 생겨 작은 궤도(단주기 궤도)로 진입하는데 리스크가 크다는 분석이 나왔다. 비록 주노가 미션을 수행하는데 차질이 생길 지언정 포기하기에는 너무 멀리 왔다 보니 주노 연구진은 미션 종료 시점까지 중대한 궤도 변경 없이 53일짜리 궤도를 유지하기로 결정했다. 미션 수행은 좀 변동이 있겠지만 오히려 큰 궤도(장주기 궤도)이니 만큼 목성의 강력한 방사선을 비교적 덜 쬐기 때문에 수명이 연장된 것은 덤이다.[5]
목성이 지닌 방사선의 위력이 탐사선에 미치는 영향은 아주 심각한 수준으로, 파이오니어 10호 문서에서도 보듯이 탐사선 내부의 카메라 및 전자장비가 그냥 망가진다. 이후 보이저, 갈릴레오 탐사선 역시 방사선 차폐벽을 상당한 두께로 무장하여 내부 컴퓨터와 장비를 보호했다. 이러면 장비들 수명은 문제없고 탐사선도 더 오래 버티는 만큼 미션 연장 가능성도 충분하다고 한다. (NASA 보도자료)
5. 관련 영상 및 사진
| 2016년 6월 NASA에서 진행한 기자회견 |
| 발사 영상 |
| 6월 21일 목성으로부터 1100만km 떨어진 곳에서 보낸 사진[6] |
| 6월 24일 목성 자기권으로 돌입하는 순간을 소리로 들을 수 있도록 변환한 영상[7] |
| 목성의 "포효"를 포착하는 주노(Juno Captures the "Roar" of Jupiter) - NASA 제트추진연구소 |
미국 동부 표준시를 기준으로 현지 시간 2016년 7월 4일 23:44 목성 궤도를 성공적으로 안착하였다.
이후 약 10여 분간 자세와 궤도를 안정시키기 위해 추진제를 분사하고 23:55 최종 궤도로 안착하였다.
주노는 천문학 역사상 최초로 목성 극지방을 촬영한 탐사선이 되었다. 그런데 목성 극지방은 학자들이 상상하던 것과 너무나 다른 모습이었다. 목성의 대표적인 특징인 줄무늬 띠가 없을 뿐더러 토성 극지방에서 볼 수 있는 육각형 폭풍도 존재하지 않았다.
그러나 이보다 더욱 기이한 현상을 발견했는데, 목성 표면이 대부분 갈색 계열인 것과 달리 남북 극지방은 푸르스름한 색을 띄며 대형 폭풍 8개[8]가 목성 북극을 둘러싸고 있는 모습이다.
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| 적외선 촬영한 북극 폭풍들. 실제로는 붉은색이 아니다. |
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| 이후 2020년 2월 17일, 4월 10일, 6월 2일, 7월 25일 4번에 걸쳐 컬러로 다시 촬영해 이어붙인 사진 |
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| 2022년 7월 촬영한 북극 폭풍들 |
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| 남극에서도 수 많은 폭풍들이 소용돌이 치고 있다. |
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| 허블 우주 망원경이 촬영한 목성 오로라 |
목성의 오로라들을 듣는 주노(Juno Listens to Jupiter's Auroras) - NASA 제트추진연구소
목성 플라즈마 소리 실제 주파수는 150kHz에 가까우나 인간이 들을 수 있는 주파수 범위로 만드느라 재생 속도를 60배 늦추었다고 한다.
카메라가 설계 수명을 넘긴 2023년으로 들어서는 목성 근접 비행 때마다 카메라 장비의 온도가 비정상적으로 올라가는 바람에 망가진 사진을 전송하는 일이 종종 발생하고 있다. #
6. 이야깃거리
- 주노라는 이름은 목성의 영어 이름인 주피터, 즉 제우스의 아내인 헤라(주노)에서 따왔다. 주피터가 신화 속에서 이름난 바람둥이인 만큼 그의 아내인 주노는 그를 철저히 감시했다는 것에서 이름을 따왔다. 이처럼 주노는 목성을 철저히 감시하며 세세히 탐사할 예정이다. 참고로 목성의 위성 이름들은 제우스와 바람핀 여자들과 미소년이다.
목성을 관측하고 목성의 위성을 발견한 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이의 기념 플레이트와 NASA와 레고사가 특별 계약으로 주피터(제우스), 주노(헤라), 갈릴레오 레고 모형을 제작해 주노에 탑재하였다.
- 2016년 6월 24일 미 해군 MUOS-5 통신위성을 아틀라스 V 551에 실어 발사할 때 ULA 중계방송에서 같은 발사체를 썼던 우주선이 곧 목성으로 도착한다고 짤막하게 소개하기도 했다. 아틀라스 V 551은 뉴 호라이즌스와 주노 말고는 미 해군 MUOS 위성 발사와 미 공군 AEHF 위성 발사에서만 썼고, MUOS 시리즈, 뉴 호라이즌스, 주노, AEHF 시리즈 모두 록히드 마틴이 제작했다.
- 목성 탐사선으로는 유일하게 태양전지를 사용한다. 목성이나 목성보다 멀리 가는 우주 탐사선은 햇빛이 너무 약해 일반적으로는 수명이 더 긴 원자력 전지를 사용하지만 주노는 태양전지를 사용한 첫 번째 사례. 목성 궤도(5AU)에서 태양전지 출력은 지구 궤도에서 출력할 때 보다 4% 정도밖에 안 된다. 이는 직사광선이 없는 실내에서 태양광 발전을 시도하는 것과 동일한 수준의 효율이다. 그래서 사진에서 보듯 매우 거대한 태양전지를 달고 있다. 원자력 전지를 쓰지 않은 이유는 플루토늄 238 연료 재고가 거의 없기도 하고 태양전지도 많이 발전해서 효율이 꽤 높아졌기 때문. 일식처럼 햇빛이 거의 없는 상황을 위해 55Ah(암페어시) 리튬 이온 배터리 두 개도 같이 장착해 두었다.
- 주노가 맡은 주요 임무는 목성 외부 사진촬영보다는 목성 내부 대기, 자기장[9] 등 '사진 찍을 일은 별로 없는' 각종 연구다. 탑재한 카메라의 용도는 홍보 목적이 다분한 일종의 서비스용. 그래도 처음으로 극지방을 촬영하는 등 쏠쏠한 연구 떡밥도 던지고 있다.
- 목성으로 떠난 유인 탐사대의 잔혹사를 그린 2013년작 SF 페이크 다큐멘터리 영화 '유로파 리포트'의 탐사대 발사장면에서 주노의 아틀라스 V 551 발사 영상을 사용했다. 어떤 발사 영상이라고 대놓고 묘사하진 않으나 크고 아름다운 아틀라스 V 페어링에 부스터도 5개인걸 보면 시기상으로 원본 영상은 딱 3개[10] 뿐인데 로켓에 단 카메라 각도를 비교해 보면 주노가 맞다. 그러나 유인 발사인데도 탈출 시스템을 묘사하지 않은 아쉬움이 있지만 원래 저예산 영화인데다 당시 기준 유인 우주선 발사는 러시아산 소유즈만 진행하던 터라 어쩔 수 없는 면은 있다. 2년 뒤 마션에서는 오리온 우주선 시험비행 발사 영상을 가져와 써먹어서 더욱 아쉽다.
- 목성으로 도착한 것을 기념하여 2016년 7월 5일 구글 두들이 생겼다. #
- 주노는 중력장 조사를 통해 목성 내부에 암석질 핵이 존재한다는 것을 명확히 규명했고 주위로는 암석과 금속성 수소가 섞인 층이 존재한다는 사실을 추가로 확인했다.
- 베데스다의 게임 스타필드에서는 오랜 시간이 지나 모종의 이유로 AI가 된 채 등장한다.
[1] 시속 265,000km/h[2] 탑재한 프로브를 목성으로 내려보내 내부 조사도 하려 했으나 고도 160km 지점에서 통신이 두절되었다.[3] 혹시 모를 오염을 막기 위해 임무가 끝난 탐사선들은 충돌 등의 방법으로 파괴시키는 경우가 있다.[4] 미국의 독립기념일이다! 일명 겹경사.[5] 주노는 탐사선 구성부터가 태양전지판을 제외하면 방사능 방호복으로 꽁꽁 싸매고 있다.[6] 이 때가 도착 2주 전이다. 이 정도 거리에서도 흐릿하게 대적반이 보인다.[7] Bow Shock 부분으로 진입하는 순간 굉음이 들린다.[8] 갯수는 변하는 듯 하다.[9] NASA 고다드의 MMS에서 쓰는 장비와 비슷하다고 한다. 발사는 MMS보다 주노가 훨씬 먼저였다.[10] 뉴 호라이즌스, 주노, 미 해군 MUOS 위성 1호기