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2022년 10월 첫 번째 지구 비행

태양 돛이 문제를 일으켰다.
‘잔인한 행동’으로 NASA의 Lucy 우주선을 에너지 부족에서 구해

이 인상적으로 큰 구조는 NASA의 Lucy 우주 탐사선의 두 개의 태양 돛 중 하나다. 이로 인해 2021년 10월 시작 직후 문제가 발생했다. 원형으로 펼쳐지는 대신 당기는 메커니즘이 멈추고 솔라 돛이 반으로 접힌 상태로 유지됐다. 위험한 기동을 통해서만 NASA 엔지니어들은 걸린 견인 케이블을 풀고 탐사선을 구할 수 있었다. 

▲ Kockheed Martin의 특수 테스트 챔버에서 NASA의 Lucy 우주선의 대형 태양 전지판 중 하나를 테스트하고 있다. © Lockheed Martin Space

Lucy 우주선은 현재 매우 특별한 소행성 개체군인 목성의 트로이 목성을 향해 가고 있다. 최대 250km에 달하는 이 수만 개의 큰 덩어리가 행성 앞과 뒤 두 곳에 모여 있다. 행성 연구자들은 이 덩어리 중 많은 부분이 태양 원시 구름의 바깥쪽 가장자리에서 나오며 목성이 안쪽으로 이동할 때 목성에 휩쓸려 갔을 것으로 의심한다. 이는 특히 흥미롭다.

천막이 붙어 있다!

NASA 우주 탐사선이 이 목표를 달성하려면 앞으로 5년이 더 걸릴 것이다. 먼 길을 가야 하기 때문에 Lucy는 여러 루프를 비행하고 지구에 가까이 날아가 두 번 추진력을 얻어야 한다. NASA 지상팀이 이륙 직후 두 개의 7미터 태양광 패널 중 하나가 완전히 펴지지 않았다는 것을 깨달았을 때 더욱 극적이었다. 발사체의 페이로드 캡슐에 맞추기 위해 두 개의 돛은 부분으로 접혀 있었고 견인 케이블을 통해 공간에서 원형 구성으로만 당겨졌다.

이 이미지는 우주 온도로 냉각된 특수 설계된 진공 챔버에서 테스트 중인 태양 전지판 중 하나를 보여준다. 그러나 모든 테스트에도 불구하고 돛 중 하나가 제대로 펴지지 않았다. 견인 로프가 윈치에 걸렸다. 사우스웨스트 연구소(Southwest Research Institute)의 할 레비슨(Hal Levison) 미시오 과학국장은 "다행히도 우주선은 원래 있어야 할 위치에 있었고 완벽하게 정상적으로 그리고 더 중요하게는 안전하게 작동하고 있었다"고 말했다. 따라서 NASA 엔지니어들은 이 문제를 지상에서 해결할 수 있는지 방법을 알아낼 시간을 가졌다.

두 가지 가능한 전략

몇 달 간의 테스트, 데이터 분석 및 토론 끝에 팀은 두 가지 가능한 전략을 생각해 냈다. 태양 돛을 그대로 두는 것. 결국 우주선은 여전히 ​​계획된 에너지의 약 90%를 얻게 된다. 또는 잔인하고 위험한 수단을 사용하는 것. 견인 케이블 모터 외에도 백업을 활성화하고 두 모터의 집중된 힘으로 걸린 케이블을 잡아당겨야 한다.

“이러한 각 솔루션에는 위험이 있었다. 따라서 우리 업무의 큰 부분은 이러한 위험을 완화하는 방법을 찾는 것이었다”라고 Lockheed Martin의 Barry Noakes가 설명했다. 이를 위해 팀은 태양 돛의 발사 전 테스트에서 얻은 모든 데이터를 재분석하고 컴퓨터 모델을 사용하여 옵션을 시뮬레이션하고 돛과 견인 모터의 1:1 복제를 실험했다. 그런 다음 결정이 내려졌다. 잔인한 솔루션을 선택했다.

문제(거의) 해결됨

지난 몇 달 동안 지상팀은 Lucy 우주선에 명령을 7번 보냈고 두 트랙션 엔진을 동시에 작동시켰다. 위험한 전략은 성공했다. 이제 최소 353~357도를 가리킨다. 접는 메커니즘이 제대로 걸리지 않았지만 NASA에 따르면 로프의 장력은 태양 돛을 안정적으로 유지하기에 충분하다.

Lucy는 목적지를 향해 계속 비행할 수 있게 됐다. 태양 돛은 지구의 급격한 비행에서도 살아남을 수 있어야 한다. 적어도 NASA 엔지니어는 그렇게 계산했다. 그것이 사실인지 여부는 2022년 10월에 보여질 것이다. 왜냐하면 그때 첫 번째 지구 비행이 예정되어 있기 때문이다.
출처: NASA

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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