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태양광 탐사선 주노(JUNO), 5년간 날아가 목성 궤도 안착

무인 탐사선 ’주노(Juno)’가 태양광과 별들의 중력을 동력으로 5년간 우주를 날아 목성 궤도에 안착했다.

주노가 목성을 향한다

미국 NASA는 7월 5일 낮 12시 18분(한국시간) 주노가 목성 궤도 진입을 위한 감속 엔진 점화를 시작해, 35분 뒤인 낮 12시 53분에 목성 궤도에 성공적으로 안착했다고 발표했다.

주노는 지난 2011년 8월 5일 미국 플로리다에서 발사되어 5년간 28억㎞를 비행해 태양계에서 가장 크고 오래된 행성인 목성 궤도에 ’갈릴레오’에 이어 2번째로 진입하게 됐다.

주노는 앞으로 20개월 동안 목성으로부터 5000킬로미터 상공에서 목성 주변을 37회 돌면서 두꺼운 구름층 안에 숨어서 지금까지 미지의 영역으로 남아 있는 목성의 내부를 관측하게 된다.

목성을 농구공 크기로 축소한다고 가정할 때, 주노의 궤도는 겨우 목성에 0.8cm 밖에 떨어지지 않은 궤도를 도는 꼴이다.

주노의 궤도는 타원형의 극 궤도를 그리며 진행하게 된다. 이는 목성의 유해 방사선 지역으로부터 최대한 주노에 탑재된 전자기기들을 보호하기 위한 것이다. 그럼에도 주노는 1년후에는 1억번 X레이를 쬐는것 이상의 방사선 피폭이 이뤄질 전망이다.

이러한 유해 방사선으로부터 민감한 전자기기들을 보호하기 위해 주노는 티타늄 밸트로 포장됐다. 외부보다 800배 적게 방사선에 피폭될 것이다. 1년간 수명을 유지시키게 된다는 것이다.

주노는 태양 전지 패널을 최대한 많이 확보하기 위해서 20미터에 달하는 크기에 3624킬로그램이다.

나사는 이날 주노가 목성 안착 준비를 위해 ’주노캠’이라 불리는 컬러카메라를 끄기 전에 촬영한 마지막 사진을 공개하기도 했다.(아래)

주노(JUNO)가 목성궤도에 안착했다

 

목성 내부와 대기 탐사를 위해 주노에는 컬러 카메라(주노캠)와 전파 측정기 등 모두 9종류의 장비가 장착됐고 에너지를 공급할 거대한 태양전지판으로 만들어진 삼각편대의 날개 3개도 달렸다.

주노가 목성 궤도에 처음 진입할 때 공전주기는 53.5일이지만, 10월 19일에 주 엔진을 다시 약 22분간 연소해 14일 공전주기로 궤도를 바꾸고 목성의 극지방을 관측할 예정이다. 이후에는 갈릴레오처럼 목성으로 추락해 사멸하게 될 예정이다.

주노, 목성 궤도에 안착

 

목성의 궤도는 지구보다 태양으로부터 5배 더 멀리서 공전한다. 따라서 지구보다 약 25배 적은 햇빛만이 목성에 도달한다. 주노는 태양으로부터 아주 먼 거리에서 작동하도록 설계된 최초의 태양광 우주선이 됐다. 18,698개의 셀을 붙여 만든 이 태양광 패널은 발사 당시에는 14kW의 출력을 낼 수 있었으나, 목성 궤도에서는 지구 궤도 대비 5%미만의 출력만 가능하다. 나사는 목성 궤도에서 480W가 수치적으로 가능하다고 밝혔다. 이에 과학자들은 300~400W 정도가 실제로 가능할 것으로 보고 있다.

특히 매우 적은 태양광만으로 에너지를 만들어야 하기 때문에 태양 전지 패널이 커지게 됐다. 이에 주노는 태양 전지 패널을 최대한 부착하기 위해 육각형의 주노 본체에 3방향으로 태양전지판 날개모양을 달았다. 각각의 날개에는 11개의 태양 전지 패널과 MAG boom으로 구성된다. 또한 2개의 55 amp-hour lithium-ion 배터리를 장착했다. 이는 태양빛을 받지 못하거나 목성의 그늘에 들어갔을 때, 그리고 기기에 악영향을 미치는 방사선이 강력할 때 가동될 것이다.

태양광 솔라 셀은 또한 20년전에 사용했던 실리콘 셀에 비해서 방사선 내성이 강하다. 에너지 효율에도 큰 비중을 두었다. 태양 에너지는 주노의 에너지 효율적인 기능을 가능하게 했다. 기존의 플로토늄과 같은 핵 연료전지 없이도 우주선의 유영이 가능해 진 것이다. 이에 우주선 및 잠수함 관련 영화속에서 항상 주전력원으로 제시됐던 핵 발전 설비가 더 이상 나오지 않을 수 있게 됐다.

또한 우주선은 목성의 그늘을 피하고, 극 궤도에서 방사선을 최소화하도록 설계됐다.

파워일렉트로닉스 매거진  pe@powerelectronics.co.kr

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