일부 조립 필요: 거대한 차세대 우주 망원경이 지구에서 만들어질 수 있음

허블

허블 우주 망원경은 1993년부터 2009년까지 5번의 우주 왕복선 임무를 수행하는 동안 우주비행사들이 방문했습니다. 여기에서 두 명의 우주 유영 우주비행사들이 망원경의 거울을 수리하고 새 카메라를 설치한 첫 번째 서비스 임무 동안 허블에서 작업합니다. (이미지 제공: NASA)





망원경의 경우 크기가 중요합니다.

우주에 대한 새로운 것을 계속 배우기 위해 천문학자들은 지구와 궤도 모두에서 우주를 관찰할 수 있는 더 크고 더 나은 관측소를 끊임없이 짓고 있습니다. 엔지니어들은 이미 차세대 첨단 우주 망원경을 만드는 데 필요한 기술을 개발하기 시작했지만 한 가지 문제가 있습니다. 이 관측소는 너무 커서 우주로 발사할 수 없다는 것입니다.

크기와 무게 면에서 천문학자와 엔지니어가 이미 미래를 계획하고 있는 망원경은 오늘날 존재하는 로켓의 능력을 빠르게 능가하고 있습니다. 망원경의 기능은 조리개 또는 주경의 지름에 크게 좌우되기 때문입니다. NASA의 우주 발사 시스템과 같은 새로운 '거대 로켓'은 NASA가 2030년대에 발사하는 것을 목표로 하는 차세대 우주 망원경에 충분히 클 수 있지만 후속 임무가 동일한 크기의 로켓 페어링에 압착되어야 하는 경우 해당 임무는 희생해야 할 수 있습니다. 약간의 과학적 가능성. [ 미래의 거대 우주망원경 (인포그래픽) ]



사용 가능한 가장 큰 로켓의 페이로드 페어링 내부에 맞게 망원경의 디자인을 제한하여 장비가 반환할 수 있는 과학의 양에 제한을 두는 대신 NASA 과학자들은 이 무거운 우주 망원경을 궤도에 진입시키는 새로운 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다. 로봇이나 우주비행사의 도움을 받아 부품을 하나씩 발사하고 우주에서 조립합니다.

NASA 외계행성 탐사 프로그램의 수석 기술자인 닉 시글러(Nick Siegler)는 '대형 망원경은 더 나은 각도 분해능과 더 나은 스펙트럼 분해능을 제공하므로 미래에는 더 큰 망원경을 가져와야 한다'고 말했다. 제233차 미국천문학회 학술대회 1월 시애틀에서 더 높은 해상도는 망원경이 우주를 더 많이 볼 수 있게 해주며 그 어느 때보다 더 깊고 선명하게 볼 수 있게 해줍니다. 또한 찾고 특성화하는 데 특히 유용합니다. 다른 별 주위의 행성 .

'물론 '크다'는 것은 상대적인 것이지만 앞으로 나아가는 과제는 동일하다고 Siegler는 말했습니다. '당신은 더 작은 구조로 접으려는 큰 구조를 가지고 있으며, 거기에 들어가는 작업의 양은 정말 어마어마합니다.' 예를 들어, NASA의 JWST(James Webb Space Telescope)는 현재 2021년 아리안 5호 중량 로켓으로 발사될 예정이며 로켓의 페이로드 페어링 내부에 맞도록 접을 것입니다. 망원경이 배치될 준비가 되면 200개 이상의 움직이는 부품이 조심스럽게 펼쳐져야 장비가 하늘을 관찰할 수 있습니다.



JWST는 6.5미터(21.3피트)의 거울을 갖춘 역사상 가장 큰 우주 망원경이 될 것입니다. NS 아리안 5 JWST를 발사하는 것은 일반적으로 인공위성을 지구 궤도로 발사하는 데 사용되는 중량물 로켓입니다. 그러나 그 로켓은 유럽 우주국(European Space Agency)과 같은 행성간 임무를 시작하는 데에도 사용되었습니다. 베피콜롬보 지난 10월 발사된 수성 탐사선. JWST가 아직 출시되지 않았지만 NASA 과학자들은 이미 JWST의 후계자를 위한 제안을 작업 중입니다. (스포일러 주의: JWST보다 훨씬 큽니다!)

오리진스 우주 망원경 임무 개념과 기존 우주 망원경의 상대적 크기를 비교한 다이어그램입니다. 다이어그램은 또한 다양한 망원경이 작동해야 하는 온도를 보여줍니다.

오리진스 우주 망원경 임무 개념과 기존 우주 망원경의 상대적 크기를 비교한 다이어그램입니다. 다이어그램은 또한 다양한 망원경이 작동해야 하는 온도를 보여줍니다.(이미지 제공: NASA GSFC)



LUVOIR(Large UV Optical Infrared Surveyor) 및 OST(Origins Space Telescope)와 같은 제안된 우주 관측소의 청사진을 작업하는 NASA 엔지니어는 이미 오늘날 로켓의 한계에 대처해야 했습니다. 이 두 망원경 각각에 대해 엔지니어들은 두 가지 다른 설계 옵션을 제시했습니다. 바로 NASA가 곧 출시할 15m(50피트) 버전입니다. 우주 발사 시스템 (SLS) 및 8m(26피트) 버전으로 오늘날의 작고 덜 강력한 중량물 로켓을 발사할 수 있습니다. 이러한 더 작은 버전은 SLS가 제때 준비되지 않을 경우에 대비한 NASA의 백업 계획입니다. 메가로켓은 이미 광범위한 지연과 비용 초과에 직면해 있습니다.

우주비행사 대 로봇

과학자들이 미래에 발사하기를 희망하는 종류의 우주 망원경을 지원할 만큼 충분히 큰 로켓을 만드는 사람을 기다리는 대신 NASA 연구원 팀은 우주 내 조립의 가능성을 연구하고 있습니다. 그 과정은 로켓 크기와 관련된 장애물을 제거할 뿐만 아니라 새로운 우주 망원경을 개발하고 발사하는 비용을 줄일 수 있다고 설명했습니다. '우주 조립 망원경'(iSAT) 연구 .

우주에서 망원경을 만드는 방법을 알아내는 것은 시작에 불과합니다. 우주 망원경 조립을 현실로 만들기 위해 NASA는 그 과정이 가능할 뿐만 아니라 비용 효율적이고 너무 위험하지 않다는 것을 증명해야 합니다. 이러한 요소는 조립이 우주 비행사에 의해 수행되는지 여부에 크게 좌우됩니다. 로봇 또는 이 둘의 조합, AAS 회의에서 설명된 iSAT 팀 구성원.

우주 비행사를 우주 망원경 작업에 보내는 것은 새로운 개념이 아닙니다. NASA의 상징 허블 우주 망원경 1990년에 발사된 , 1993년과 2009년 사이에 5번의 우주 비행사가 서비스를 받았습니다. 우주 비행사는 원래 허블을 만들지 않았지만 몇 가지 새로운 장비를 설치하고 천문대에 몇 가지 주요 수리를 수행했습니다. 마지막 허블 서비스 임무 이후 우주 비행사가 방문한 다른 우주 망원경은 없습니다.

허블 서비스 임무를 수행한 우주 왕복선은 2011년 이후 퇴역했지만 NASA는 우주 비행사를 보낼 수 있습니다. 달 궤도 플랫폼-게이트웨이 . 그 제안된 달 우주 정거장은 미래의 화성 유인 임무를 위한 디딤돌 역할을 할 것입니다.

그러나 Siegler와 같은 일부 연구자들은 로봇이 우주에서 물건을 만드는 데 더 좋을 것이라고 생각합니다. '우주 비행사는 비싸다'고 그는 말했다. '우리는 이것을 완전히 로봇으로 할 수 있다고 생각합니다.' 그는 우주 망원경 조립을 위한 로봇 시스템은 국제 우주 정거장의 로봇 팔과 매우 유사하게 작동할 것이라고 말했습니다.

이번 여름, iSAT 팀은 우주 내 조립을 위한 다양한 옵션에 대한 최신 연구 결과를 발표하는 것을 목표로 하고 있습니다.

Hanneke Weitering에게 hweitering@guesswhozoo.com으로 이메일을 보내거나 팔로우하세요. @hannekescience . 트위터에서 팔로우 @Spacedotcom 그리고 페이스북 . 에 대한 원본 기사 스페이스닷컴 .