우주 역학 연구소에서는 우주의 가장자리를 연구하기 위해 카메라를 제작합니다.

과학 기술

2023년 5월 15일

2023년 3월 20일에 SDL 엔지니어들이 USU 혁신 캠퍼스의 SDL 시설에서 환경 테스트를 받기 전에 완성된 Carruthers 자외선 카메라 2대를 검사하는 이미지를 촬영했습니다. 카메라의 환경 테스트를 통해 카메라가 발사 중 극심한 난기류와 우주 온도를 견딜 수 있음을 확인할 수 있습니다. (사진 제공: SDL/앨리슨 빌스)

노스 로건, 유타 — 유타 주립 대학의 우주 역학 연구소는 지구와 우주가 만나는 대기층을 탐색할 NASA 우주선을 위한 두 가지 주요 비행 카메라 시스템을 구축하고 있습니다. 두 대의 원자외선(FUV) 카메라는 Carruthers Geocorona Observatory의 주요 과학 장비 역할을 할 것입니다.

Carruthers Geocorona 천문대는 일반적으로 L1이라고 불리는 라그랑주 지점 1에서 지구 대기의 가장 바깥층인 외기권을 조사합니다. 지구에서 약 150만 킬로미터 떨어진 L1은 지구와 태양의 중력이 동일하고 반대인 우주 지점입니다. 이는 Carruthers Geocorona 천문대가 과학 임무를 수행하는 동안 안정적인 궤도 위치에 유지된다는 것을 의미합니다.

Carruthers Geocorona Observatory는 일리노이 대학 Urbana-Champaign 대학의 수석 조사관 Lara Waldrop이 이끌고 있으며 NASA의 태양 물리학 부서에서 관리합니다.

SDL의 Carruthers 프로그램 관리자인 Bennett Keller는 "2021년에 NASA는 외기권에 대한 이해를 높이기 위해 Carruthers 임무를 위해 두 대의 FUV 카메라를 개발하고 테스트하도록 SDL에 의뢰했습니다."라고 말했습니다. "지구 대기의 이 층은 잘 알려져 있지 않습니다. SDL에 내장된 카메라는 크기, 모양, 밀도, 지구 및 우주와 상호 작용하는 방식을 결정하기 위해 데이터를 수집하는 데 중요한 역할을 할 것입니다."

SDL은 또한 임무를 위해 각 카메라에 하나씩 두 개의 필터 휠을 제작하고 있습니다. 필터 휠을 사용하면 카메라가 FUV 빛의 다양한 주파수 대역을 검사할 수 있으며, 각 주파수 대역은 대기 동작의 미묘한 차이를 드러낼 수 있습니다.

외기권은 지구 표면 위 약 500km 고도에서 지구 표면 위 약 10,000km 높이의 우주 가장자리까지 확장됩니다. 외기권은 주로 수소와 헬륨 가스와 함께 산소와 질소와 같은 다른 원소의 흔적으로 구성됩니다. 많은 우주선이 지구를 공전하는 지역이기도 하며, 태양풍과 기타 우주에서 나오는 유해한 방사선으로부터 지구를 보호하는 데 중요한 역할을 합니다.

외기권의 공기는 매우 얇으며, 가스 분자는 넓게 떨어져 있습니다. 이 고도에서는 지구의 중력이 매우 약해 분자가 더 이상 제자리에 고정되지 않습니다. 또한 외기권의 요소는 햇빛에 의해 분해됩니다. 이러한 조건으로 인해 원자는 우주로 탈출할 수 있고, 외기권은 점차 차가운 우주의 진공 속으로 섞이게 됩니다. SDL이 Carruthers 임무를 위해 제작한 카메라는 이러한 자연적인 대기 탈출 과정을 관찰하는 데 중점을 둘 것입니다.

대기 탈출은 화성의 대기를 고갈시키고 화성 표면의 물을 손실시키는 데 중요한 역할을 했습니다. 또한, 대기 탈출은 태양계 너머에 영향을 미치며 외계 행성의 거주 가능성에 영향을 미칩니다. 과학자들은 지구의 대기를 연구함으로써 더 넓은 우주의 대기에 대한 지식을 확장할 수 있습니다.

Carruthers Geocorona Observatory는 1972년 Apollo 16 임무 중에 사용된 최초의 달 자외선 카메라를 설계한 NASA의 물리학자이자 발명가인 George Carruthers의 이름을 따서 명명되었습니다. 그의 초기 연구를 바탕으로 과학자들은 FUV 카메라를 사용하여 분자와 이온의 방출을 관찰합니다. 태양의 자외선 복사에 의해 여기되는 지구 대기권 상층부. 이러한 방출은 상층 대기의 온도, 밀도, 구성뿐만 아니라 우주 기상이 해당 지역에 미치는 영향에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.

Keller는 "천문대용 FUV 카메라 개발은 NASA에 우주에 대한 이해를 높이고 우주 기반 기술과 우주비행사를 보호하는 데 도움이 되는 중요한 과학 장비를 제공하려는 SDL의 오랜 전통의 일부입니다."라고 말했습니다. "SDL은 NASA 헬리콥터 물리학 팀과 Waldrop 박사의 리더십 하에 이 전례 없는 임무를 수행하게 된 것을 자랑스럽게 생각합니다."