보이저호

보이저호

보이저 계획은 외부 태양계 연구를 위한 보이저 1호와 2호 우주선을 만들어 미국이 시작한 과학 프로젝트로써 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 탐사했다. 두 탐사선 모두 1977년 당시, 행성들의 위치가 일직선으로 위치해 운이 좋았을 때 발사되었고 원래는 목성과 토성만을 탐사할 계획이었지만 보이저 2호도 천왕성과 해왕성을 탐사했다. 두 탐사선은 현재 태양권 밖에서 성간 매체를 연구하고 있으며 기존 탐사선보다 3배 이상 유용한 과학 정보를 보내고 있다. 보이저 2호 외에는 천왕성이나 해왕성을 방문한 탐사선은 없다. 2013년 현재 보이저 1호는 17km/s의 속도로 태양으로부터 멀어지고 있다. 보이저 탐사선의 카메라와 자기 계 같은 장비를 통해 목성 행성과 위성에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있었다. 목성에서는 복잡한 구름, 풍속, 폭풍 등을 측정했고, 위성에서는 화산을 발견했다. 토성에서는 고리에 이상한 얼음덩어리, 틈새, 뾰족한 형상이 있고 고리가 무수히 많은 '미세 물질'로 이루어져 있다는 사실이 밝혀졌다. 천왕성에서 불안정한 자기장이 방출되는 것을 감지하고 10개의 위성을 추가로 발견했다. 해왕성은 또 고리 3개와 위성 6개를 발견해 자기장을 감지하고 복잡하게 분산된 오로라를 발견했다. 지금까지 보이저 2호만이 거대한 얼음 행성을 방문했다.
보이저 계획은 1960년대 후반에 계획된 행성 탐사 프로그램과 유사하다. 행성의 대탐사 계획은 제트추진연구소가 행성들이 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성(당시 행성)과 근접하게 일직선상에 있을 수 있다는 사실을 알아낸 후 설립됐으며, 두 탐험선을 각각 목성-토성-플루토, 목성-우라누스-넵투네로 보낼 계획을 세웠다. 결국 자금 중단으로 프로젝트가 취소됐지만 세부 내용은 보이저 프로그램으로 옮겨 명왕성을 제외한 나머지 행성을 탐사했다. 두 개의 탐사선 중 첫 번째 발사된 2호 탐사선은 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 탐사했다. 1호 탐사선은 더 늦게 발사되었고 토성 위성 타이탄을 통과하는 궤도에서 발사되었다. 보이저 1호는 황색 표면 밖으로 나가 타이탄을 통과해 행성 탐사를 마칠 예정이다. 1호가 타이탄을 통과하지 못했다면 2호가 타이탄으로 가서 천왕성과 해왕성을 탐험할 수 없었을 것이다. 1호는 타이탄을 거치지 않고도 토성에서 명왕성까지 갈 수 있었다.

 

보이저호의 위치변화

 

2004년 12월 보이저 1호는 태양의 말단 충격을 통과해 태양풍이 성간 매체와 접촉하는 태양권 뚜껑에 들어갔다. 2007년 12월 10일 보이저 2호도 터미널 쇼크를 통과했으며, 이 지점은 보이저 1호가 통과하는 지점에서 16억 킬로미터에 가까웠기 때문에 태양권은 비대칭으로 추정된다.

2010년 보이저 1호가 측정한 태양풍 속도가 0으로 떨어지자 과학자들은 보이저 1호가 태양계를 떠나 성간 우주로 진입한 것으로 추정했다. 2011년 보이저호의 연구용 선박 데이터는 태양광 커버에 '매끄럽지 않은' 자기장 기포가 많다는 사실을 밝혀냈다.

2012년 6월 15일, NASA는 보이저 1에서 측정한 우주 방사선의 양이 갑자기 증가한 것을 발견했고, 성간 우주에 진입하기 직전으로 추정했다. 2013년 9월 NASA는 보이저 1호가 2012년 8월 25일 태양 표지를 통과해 태양계를 공식적으로 떠났다고 발표했다.
보이저 1호와 보이저 2호는 2018년 현재도 태양계 밖에서 데이터를 수집해 보내고 있다. 2020년까지 탑재된 과학장비를 가동할 수 있게 되고, 전력 부족으로 인해 하나씩 꺼야 할 것이다. 2025년까지 전력 부족 현상이 발생하고, 과학장비는 가동되지 않을 것으로 추산된다.

 

보이저호의 구조

보이저호는 773kg으로 이 중 105kg에 과학 장비를 장착했다. 두 개의 보이저 탐사선은 구조적으로 동일하며 가속도계를 이용해 과학실험과 사진 촬영, 지구 방향의 안테나 유지, 고도 조정 등을 하는 3축 안정화 조정 시스템을 사용했다.
보이저 탐사선의 고 게인 안테나는 직경 3.7m로 직사각형 배터리에 연결됐다. 중앙에는 구식 하이드레이트의 단일 추진체를 위한 저장 탱크가 있었다.
보이저 앨범은 화물 장부에 첨부되어 있다. 오른쪽 정사각형 판은 광학 교정을 위한 물체뿐만 아니라 열제 거원 역할도 했다. 하부 로드 끝에 3개의 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)가 부착되어 있다.
스캔 플랫폼에는 적외선 간섭계, 자외선 분광계, 영상과학 시스템, 망원경 극지방 측정기가 있다.
FDS와 마그네틱 테이프로 데이터를 처리했지만 FDS는 과학 및 엔지니어링 데이터를 수집하고 전송할 수 있도록 각 장치를 조정했고, 마그네틱 테이프는 플라스마 파장 시스템의 데이터를 기록했다. 보이저 우주선의 첫 임무는 보이저 2호가 1989년 넵튠을 통과하면서 끝났다. 그 후 프로그램의 연장으로 보이저 인터스텔라 미션(VIM)이 시작되었고, 이 시점에서 탐사선은 이미 우주에서 12년 이상을 보냈다. 미 항공우주국(NASA) 과학 선교 기획부 태양부(태양부)는 2008년 보고서를 내고 우주 간 우주탐사를 확대해야 하며, 우주 심층 통신망 개선을 통한 협력이 이뤄져야 한다고 밝혔다."

 

보이저호의 목적

 

보이저호의 항성 간 탐사의 주요 목적은 태양 자기장의 선행 가장자리인 항성 간 인터페이스를 통과할 경우 태양풍의 영향을 받지 않고 항성간 매체를 탐지할 수 있도록 외부 행성을 훨씬 뛰어넘는 과학 탐사를 진척시키는 것이다.
1998년 보이저 2의 수색팀과 미션의 모든 장비가 나갔고, 2000년 말 보이저 1호도 자외선 분광기를 제외한 나머지 장비가 모두 발사됐다. 올라오는 자외선을 측정할 수는 있지만 더 이상 주변을 탐사할 수는 없다.
보이저 2호와 보이저 1호의 자이로스코프 연산은 2016년과 2017년 완료돼 360도 방향 자기장 데이터를 자기 계측기로 수집할 수 없다. 이 두 탐침은 하부 시스템의 움직임을 일부 줄일 수 있고 보이저 성간 탐사에 사용되는 장비를 통해 과학 데이터를 계속 보낼 수 있다. 두 탐침 모두 2025년까지 고도를 조절할 수 있는 연료와 전력 생산량을 갖춘 뒤 전력 문제로 일부 과학장비를 꺼야 한다. 때가 되면 과학 연구가 중단될 가능성이 크다.