미네르바 (우주선)

MINERVA (spacecraft)

미네르바(MINERBA)는 일본 우주국 JAXA가 소행성 표면 탐사를 목적으로 개발한 일련의 탐사 로봇이다. 첫 번째 MINERBA는 하야부사 임무의 일부였고, MINERBA-II는 하야부사2의 세 바퀴의 연속이다. 2005년 11월 12일, 소행성 25143 이토카와에 착륙할 목적으로 하야부사 궤도선으로부터 미네르바 탐사선이 배치되었다. 그러나 MINERBA가 소행성을 놓쳐 결국 태양 궤도에 오르자 착륙은 실패했다. 2018년 9월 21일 처음 두 대의 미네르바-II 탐사선이 소행성 162173 류구에 성공적으로 착륙했다.[1] 세 번째 MINERVA-II 탐사선은 하야부사2호 궤도선으로부터 전개되기 전에 오작동을 일으켰으나, 며칠 후 소행성에 충돌하기 전에 중력 측정을 수행하기 위해 2019년 10월 2일에 어쨌든 발사되었다.

개요

MINERBA의 모델. JAXA 사가미하라 캠퍼스에서 찍은 사진.

소행성 표본 복귀 프로젝트 MUSES-C의 승인에 따라 소행성 탐사선에 탐사선을 탑재할 것을 제안했고, 1997년부터 MINERBA의 개발이 시작되었다. 2003년 2월 완공된 미네르바는 일본 최초의 우주 탐사선이자 세계 최초의 소행성 탐사선이다.[2]

2003년 5월 9일, 가고시마 우주 센터에서 미네르바를 실은 MUSES-C 우주선이 발사되었고, 하야부사라는 이름이 붙여졌다. 하야부사는 2005년 9월 12일 목표물인 소행성 25143 이토카와에 도착했다. 하야부사는 2개월간의 관찰 단계를 거쳐 소행성 착륙에 대비해 하강 리허설을 시작했다. 11월 12일, MINERBA는 하야부사와 분리되어 이토카와로 향했지만, 낙하가 실패하여 MINERBA는 태양 중심 궤도에서 가장 작은 인공 물체가 되었다.[3][4] 분리 후 MINERBA는 18시간 동안 통신을 계속하여 데이터를 모선으로 전송했다.[4]

하야부사의 지구 귀환 후, 후속 프로젝트인 하야부사2가 시작되었는데, 이 프로젝트에는 탐사선도 포함되어 있었다.[5] 첫 번째 하야부사에서 MINERBA가 선택적 추가물로 처리된 반면, MINERBA-II는 하야부사2의 명목상 탑재물의 일부가 되었다.[6] 2014년 12월 3일 발사된 하야부사2호는 2018년 6월 27일 소행성 162173 류구에 도착했다. 2개의 동일한 로버로 구성된 MINERBA-II-1은 9월 21일 하야부사2에서 배치되었다. 두 탐사선 모두 류구의 표면에 도달했고, 소행성 표면을 여행한 최초의 탐사선이 되었다. JAXA는 로버의 명칭이 각각 HIBOU(이전의 로버-1A)와 OWL(이전의 로버-1B)으로 결정되었다고 발표했다.

MINERBA-II-2용 두 번째 로버 전개는 2019년 10월 2일 16:38 UTC에서 발생했다.[7] 로버-2 또는 MINERBA-II-2로 알려진 이 로버는 전개 전에 실패했지만, 중력 측정을 수행하기 위해 하야부사2 궤도선으로부터 방출되었다. 그것은 10월 8일 발사된 지 며칠 후 소행성에 충격을 주었다.

디자인

미네르바

JAXA 사가미하라 캠퍼스에서 촬영한 미네르바 내부 구조 모형. 전동 2층 캐패시터와 클로즈업 영상용 스테레오 카메라가 보인다.

MINERBA는 로버의 차체를 포함하여 5개의 구성 요소로 구성된다.

  • MUSES-C에 미네르바를 탑재하고, 분리될 때까지 미네르바에 전력을 공급하는 OME-B
  • OME-C, OME-B와 MUSES-C 사이의 커버
  • 모선의 데이터 버스 사이의 리피터인 OME-E
  • OME-Ant, MINERBA와 통신하는 OME-E용 평면 패치 안테나

이 네 가지 구성 요소는 로버 내부에 있었다.

미네르바 자체는 직경 12cm, 높이 10cm의 육각형 프리즘으로 양쪽에 태양전지가 붙어 있다. 이를 통해 탐사선은 햇빛을 쬐는 환경에 있는 한 어떤 태도에서도 동력을 확보할 수 있다.[8][9] 착륙 중 충격 완화 및 태양전지 보호를 위해 MINERBA 표면에서 16개의 핀이 돌출되어 있다. 그 중 6개는 소행성의 지온을 직접 측정하기 위해 그 안에 온도계를 가지고 있었다.[3] 핀은 또한 홉 동안 마찰을 증가시키는 수단으로 기능했다.[8]

전력은 MINERBA의 모든 면에 부착된 태양 전지로부터 공급된다.[3] 잉여전력은 전기 2층 캐패시터에 저장되며, 모터 회전이나 카메라 사용 시 태양전지에서 발생하는 것보다 더 큰 전력을 필요로 하는 상황에 사용된다. 전기 2층 캐패시터 기능이 중단된 후에도 통신이 가능하지만 탐사선이 더 이상 홉이나 영상촬영을 할 수 없기 때문에 정지상태의 MINERBA가 최종 안식처의 소행성 표면 온도를 연속적으로 측정하는 것으로 간주되었다.

본체에서 튀어나온 핀에 내장된 6개의 온도센서와 함께, MINERBA는 외부센서로 3대의 카메라와 6개의 포토다이오드를 탑재하고 있었다. 세 대의 CCD 카메라는 동일했는데, 그 중 두 대의 카메라가 같은 방향을 향하고 서로 인접해 있어 클로즈업 입체영상이 가능했다. 이것은 주로 소행성 표면을 쏘기 위한 것이었다. 나머지 카메라는 두 대의 카메라의 반대편에 배치되었는데, 홉스 기간 동안 소행성을 위에서 촬영하는 것이 주된 목적이었다.

MINERBA의 상단과 하부에 안테나가 위치한다. 로버의 태도가 변함에 따라 하야부사를 마주하고 있는 어느 한쪽을 사용하게 되었다. 미네르바와 OME-E의 통신 속도는 9.6kbps로 최대 사거리가 20km에 달했다.

미네르바는 온보드 마이크로 컴퓨터를 가지고 있다. 주요 CPU 마이크로프로세서는 낮은 전력 소비량, 성능 효율성 및 신뢰성으로 채택된 히타치의 SH-3이다. 이 컴퓨터의 메모리는 2MB RAM, 512KB ROM, 2MB 플래시 ROM을 포함하고 있다.[10][11]

미네르바-II-1

MINERBA-II-1은 JAXA와 아이즈 대학이 개발했다. 그것은 이전의 것에 비해 슬림한 디자인을 가지고 있는데, 넓은 면적을 가진 표면이 소행성 표면에 닿을 가능성을 증가시키기 위해서입니다. MINERBA-II-1은 탐사선 목적지인 소행성 류구가 이토카와보다 태양으로부터 더 멀리 떨어져 있어 태양전지 면적의 증대가 필요하게 되었다.[12] 이토카와에 비해 류구의 크기가 크다는 것은 로버들이 더 강한 중력에 직면하게 됨을 의미하므로, MINERBA-II-1에는 더 큰 DC 모터가 사용된다.[13] 두 개의 로버를 동시에 배치함으로써, 우주 탐침 네트워크를 달성할 수 있다.[9] MINERBA-II-1 로버와 모선의 OME-E 사이의 최대 통신 속도는 32kbps이다. 두 개의 바퀴는 거의 동일하며, 유일한 차이점은 내부 센서와 열 특성이다.[14] 로버-1A는 열이 유입되지 않도록 로버를 덮는 기존의 다층 절연재를 사용하며, 로버-1B에는 라디에이터가 장착돼 외부로 열을 방출한다.[15]

미네르바-II-2

JAXA/ISAS가 개발한 다른 3개의 MINERBA(하야부사에 1개, 하야부사에 2개)와는 달리, MINERBA-II-2는 일본 대학 컨소시엄에 의해 개발되었으며, 이동 방법이 현저히 다르다. MINERBA-II-2의 1차 목표는 중력 가속도가 극히 작은 환경에서 항법성을 검증하는 것이다.[16] 탐사선은 대학 공동체를 겨냥한 '출입 화물 적재량'으로 실현됐다.[12] 각 대학의 책임은 다음과 같다.[16]

  • 도호쿠 대학은 로버-2의 전반적인 관리를 담당하였고, 마이크로 진동을 이용한 마이크로 홉 형태의 이동 메커니즘을 개발하였다.
  • 야마가타 대학은 바이메탈을 이용한 환경 구동 이동 메커니즘을 개발했다.
  • 도쿄덴키대학은 영구 자석을 이용한 내부 충격형 이동 메커니즘을 개발했다.
  • 오사카대학은 잎샘을 이용한 탄성 에너지 방출형 이동 메커니즘을 개발했다.
  • 도쿄 과학 대학교는 이 탐사 로봇의 탑재 카메라를 개발했다.

운영 및 착륙

미네르바 (하야부사)

미네르바는 하야부사가 3차 상륙 리허설 때 실전 배치했다. 2005년 11월 12일 6:07:38 UTC에 MINERBA를 배치하는 명령이 지구로부터 전송되었다.[3] 그러나, MINERBA 배치 사령부 이전에 하야부사에게 고도를 올리도록 지시하는 명령이 우연히 보내졌다. MINERBA는 UTC 6시 24분에 전개되었지만, 이토카와 25143까지의 거리는 200m, 하야부사는 소행성에서 약 15cm/s 떨어진 곳에서 상승하고 있었다. 하야부사가 MINERBA의 배치 후 212초 후에 찍은 이미지에는 함께 배치된 탐사선의 커버인 MINERBA와 OME-C가 모두 걸렸다.

MINERBA가 촬영한 사진 중 단 한 장만 전송되었는데, 하야부사의 태양 전지판 사진이었다.[3] 하야부사와 미네르바와의 교신은 18시간 동안 지속되었다.

MINERBA-II (하야부사2)

하야부사2호는 2018년 7월 27일 소행성 162173 류구에 도착했다. 이 우주선은 류구의 '북반구' 상공에 2개의 바퀴벌레 묶음인 MINERBA-II-1을 발사했다. 전임자를 망친 오류의 재발을 막기 위한 대책인 완전 자율적으로 진행됐다.[15] 미네르바-II-1로봇의 착륙지점은 트리토니스라고 명명되었다.[17] 두 대의 로버 중 HIBOU(일명 로버-1A)는 전개 직후 하야부사2의 이미지를 찍었다. OWL(일명 로버-1B)이 류구의 영상 녹화에 성공했다.[18] 미네르바-II-1은 소행성 표면에서 움직이는 최초의 탐사선이 되었다. 임무를 마친 뒤 두 탐사선은 소행성 표면에 남게 된다.

미네르바-II-2

'로버-2'라고도 불리는 MINERBA-II-2 로버는 전개 전에 고장이 났다. 하지만 2019년 10월 2일 류구 주변 궤도에 배치돼 중력 측정을 수행했다. 하야부사2호에서 방출된 후 10월 8일에 소행성에 충돌했다.

참고 항목

참조

  1. ^ 그들이 해냈다! 소행성 류구에 성공적으로 착륙한 일본의 두 깡충깡충 로버들. 메건 바텔스, Space.com. 2018년 9월 22일.
  2. ^ Yoshimitsu, Tetsuo (18 January 2005). "日本で初めての惑星探査ローバ（rover）は小惑星表面をroveするか?" (in Japanese). Institute of Space and Astronautical Science. Retrieved 2018-10-19.
  3. ^ Jump up to: a b c d e Yoshimitsu, Tetsuo; Kubota, Takashi; Nakatani, Ichiro. "MINERVA rover which became a small artificial solar satellite". Utah State University. Retrieved 2018-10-18.
  4. ^ Jump up to: a b Yoshimitsu, Tetsuo. "Anxiously Awaiting the Fruits of Our Labor". JAXA. Retrieved 2018-10-17.
  5. ^ Yoshimitsu, Tetsuo; Kubota, Takashi; Adachi, Tadashi; Kuroda, Yoji (2012). "Advanced robotic system of hopping rovers for small solar system bodies" (PDF). International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space. Archived from the original (PDF) on 2018-10-19. Retrieved 2018-10-19.
  6. ^ Yuichi, Tsuda (2014). "工学技術としてのはやぶさ2" (in Japanese). The Planetary Society of Japan. Retrieved 2018-10-19.
  7. ^ 트위터에서 하타부사2. JAXA. 2019년 10월 7일 접속.
  8. ^ Jump up to: a b Yoshimitsu, Tetsuo; Kubota, Takashi (June 2003). "新しきチャレンジ 世界初の小惑星探査ローバ"MINERVA"" (PDF) (in Japanese). Institute of Space and Astronautical Science. Retrieved 2018-10-17.
  9. ^ Jump up to: a b Yoshimitsu, Tetsuo; Kubota, Takashi (5 January 2011). "Status on MINERVA-II rover in Upcoming Hayabusa-2 asteroid explorer" (PDF) (in Japanese). JAXA. Archived from the original (PDF) on 10 December 2013. Retrieved 2018-10-18.
  10. ^ "MINERVA rover which became a small artificial solar satellite". AIAA/USU Conference on Small Satellites. 2006. Retrieved 27 June 2019.
  11. ^ "32-bit RISC microprocessors/controllers with original architecture (Hitachi)" (PDF). Semiconductor History Museum of Japan. Retrieved 27 June 2019.
  12. ^ Jump up to: a b Okada, Tatsuaki; Demura, Hirohide; Hirata, Naru; Kubota, Takashi; Yoshimitsu, Tetsuo; et al. (5 January 2011). "はやぶさ２着陸探査による小惑星表面の科学観測" (PDF) (in Japanese). JAXA. Archived from the original (PDF) on 10 December 2013. Retrieved 2018-10-18.
  13. ^ Otsuka, Minoru (March 28, 2016). "車輪なしでどうやって移動する？ローバー「ミネルバ2」の仕組み(後編)". MONOist (in Japanese). Retrieved 2018-10-19.
  14. ^ Yoshimitsu, Tetsuo; Kubota, Takashi; Tomiki, Atsushi (6 January 2015). "MINERVA-II payload in Hayabusa-2 mission". JAXA. Retrieved 2018-10-19.
  15. ^ Jump up to: a b Otsuka, Minoru (September 7, 2018). "小型ローバー「MINERVA-II」は今度こそ小惑星表面に着陸できるか?". Mynavi news (in Japanese). Retrieved 2018-10-19.
  16. ^ Jump up to: a b "大学コンソーシアムが開発した小型表面探査ロボット（MINERVA-II-2）が「はやぶさ２」に搭載され、小惑星に向けて飛び立ちます。" (PDF) (Press release) (in Japanese). Tohoku University. November 21, 2014. Retrieved October 5, 2018.
  17. ^ "Correction to the name of the MINERVA-II1 landing site". JAXA. 4 February 2019. Retrieved 2019-02-10.
  18. ^ "MINERVA-II1: Images from the surface of Ryugu". JAXA. 27 September 2018. Retrieved 2018-10-20.

외부 링크