NASA 토성 거대 폭풍 사진 공개-토성과 탐사선 카시니(Cassini)

NASA 토성 거대 폭풍 사진 공개-토성과 탐사선 카시니(Cassini)

[팝뉴스] 2008년 10월 14일(화) 오전 11:22

 

 

토성의 북극과 남극 지역에서 촬영된 '거대 폭풍'의 새로운 사진이 공개되었다. 13일 미국 국립항공우주국(NASA)의 발표에 따르면, 각각 모양이 전혀 다른 '토성 거대 폭풍'은 NASA의 토성 탐사선 카시니호가 2008년 6월 촬영해 전송한 것.

토성의 북극 지역에서 촬영된 폭풍 사진이 공개된 것은 이번이 처음인데, 카시니호는 토성 북극에 나타난 폭풍 구름 602,000km 상공 위에서 사진을 촬영했다고 NASA는 밝혔다. '토성 북극 거대 폭풍'은 이전에 공개된 남극 폭풍과는 달리 정체를 알 수 없는 '벌집 모양의 육각형 틀' 안에 자리 잡고 있다. 거대 폭풍의 직경이 12,000km에 달한다고 NASA 연구팀은 밝혔다.

한편 지난 해 공개된 폭풍 사진보다 규모가 훨씬 큰 새로운 토성 남극 사진 또한 함께 공개되었다. 지구의 허리케인과 비슷한 모습의 토성 남극 폭풍의 크기는 약 15,000km다.

(사진 : 새롭게 공개된 토성 북극 및 남극 폭풍(왼쪽이 북극, 오른쪽이 남극))

유진우 기자 팝뉴스

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Giant Cyclones at Saturn's Poles Create a Swirl of Mystery

October 13, 2008 (Source: Jet Propulsion Laboratory)

 

                                             Infrared Images of Saturn’s Poles

 

New images from NASA’s Cassini spacecraft reveal a giant cyclone at Saturn’s north pole, and show that a similarly monstrous cyclone churning at Saturn’s south pole is powered by Earth-like storm patterns.

The new-found cyclone at Saturn’s north pole is only visible in the near-infrared wavelengths because the north pole is in winter, thus in darkness to visible-light cameras. At these wavelengths, about seven times greater than light seen by the human eye, the clouds deep inside Saturn’s atmosphere are seen in silhouette against the background glow of Saturn’s internal heat.

 

                                         Saturn's South Polar Region Revealed

 

The entire north pole of Saturn is now mapped in detail in infrared, with features as small as 120 kilometers (75 miles) visible in the images. Time-lapse movies of the clouds circling the north pole show the whirlpool-like cyclone there is rotating at 530 kilometers per hour (325 miles per hour), more than twice as fast as the highest winds measured in cyclonic features on Earth. This cyclone is surrounded by an odd, honeycombed-shaped hexagon, which itself does not seem to move while the clouds within it whip around at high speeds, also greater than 500 kilometers per hour (300 miles per hour). Oddly, neither the fast-moving clouds inside the hexagon nor this new cyclone seem to disrupt the six-sided hexagon.

New Cassini imagery of Saturn’s south pole shows complementary aspects of the region through the eyes of two different instruments. Near-infrared images from the visual and infrared mapping spectrometer instrument show the whole region is pockmarked with storms, while the imaging cameras show close-up details.

The new views are available online at:

http://www.nasa.gov/cassini and http://saturn.jpl.nasa.gov.

 

                                         Convection in Saturn's Southern Vortex

 

Unlike Earth-bound hurricanes, powered by the ocean’s heat and water, Saturn's cyclones have no body of water at their bases, yet the eye-walls of Saturn’s and Earth’s storms look strikingly similar. Saturn's hurricanes are locked to the planet's poles, whereas terrestrial hurricanes drift across the ocean.

"These are truly massive cyclones, hundreds of times stronger than the most giant hurricanes on Earth," said Kevin Baines, Cassini scientist on the visual and infrared mapping spectrometer at NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif. "Dozens of puffy, convectively formed cumulus clouds swirl around both poles, betraying the presence of giant thunderstorms lurking beneath. Thunderstorms are the likely engine for these giant weather systems," said Baines.

Just as condensing water in clouds on Earth powers hurricane vortices, the heat released from the condensing water in Saturnian thunderstorms deep down in the atmosphere may be the primary power source energizing the vortex.

 

                                                       The Yet Yawning Gulf

 

In the south, the new infrared images of the pole, under the daylight conditions of southern summer, show the entire region is marked by hundreds of dark cloud spots. The clouds, like those at the north pole, are likely a manifestation of convective, thunderstorm-like processes extending some 100 kilometers (62 miles) below the clouds. They are likely composed of ammonium hydrosulfide with possibly a mixture of materials dredged up from the depths. By contrast, most of the hazes and clouds seen on Saturn are thought to be composed of ammonia, which condenses at high, visible altitudes.

Complementary images of the south pole from Cassini’s imaging cameras, obtained in mid-July, are 10 times more detailed than any seen before. "What looked like puffy clouds in lower resolution images are turning out to be deep convective structures seen through the atmospheric haze," said Cassini imaging team member Tony DelGenio of NASA’s Goddard Institute for Space Studies in New York. one of them has punched through to a higher altitude and created its own little vortex."

The "eye" of the vortex is surrounded by an outer ring of high clouds. The new images also hint at an inner ring of clouds about half the diameter of the main ring, and so the actual clear "eye" region is smaller than it appears in earlier low-resolution images.

"It’s like seeing into the eye of a hurricane," said Andrew Ingersoll, a member of Cassini's imaging team at the California Institute of Technology, Pasadena. "It’s surprising. Convection is an important part of the planet’s energy budget because the warm upwelling air carries heat from the interior. In a terrestrial hurricane, the convection occurs in the eyewall; the eye is a region of downwelling. Here convection seems to occur in the eye as well."

Further observations are planned to see how the features at both poles evolve as the seasons change from southern summer to fall in August 2009.

The Cassini-Huygens mission is a cooperative project of NASA, the European Space Agency and the Italian Space Agency. The Jet Propulsion Laboratory, a division of the California Institute of Technology in Pasadena, manages the mission for NASA's Science Mission Directorate, Washington, D.C. The Cassini orbiter was designed, developed and assembled at JPL. The visual and infrared mapping spectrometer team is based at the University of Arizona. The imaging team is based at the Space Science Institute, Boulder, Colo.

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토성-Saturn

궤도 : 1,429,400,000 km (9.5 AU) from Sun

지름 : 120,536 km

질량 : 5.68e26 kg

공전 주기 : 29.458 년

자전 주기 : 10.233 시간

평균 밀도 : 0.69 g/cm3

탈출 속도 : 35.49 km/sec

평균 온도 : -125 도C (구름 온도)

토성탐사선 카시니(Cassini)

 

인류의 우주 탐사 사상 최대 야심작인 토성 탐사선 '카시니(Cassini)'호가 15일 7년간의 대장정에 올랐다. 이날 새벽 4시43분(현지시각, 한국시각 오후 5시43분) 미국 플로리다 케이프카내베럴의 케네디우주센터에서 발사된 '카시니'는 7년 동안 12억8천만㎞를 항해하게 된다.

무인탐사선 카시니가 토성궤도에 도달하는 것은 오는 2004년 7월. 미국의 과학자들은 카시니가 풀어줄 궁금증에 기대를 걸고 있다. 미국 우주항공국(NASA)의 우주과학실 부책임자인 웨슬리 헌트리스 박사는 "태양계의 생성과 생명의 시작 등에 대한 의문에 통찰력을 얻을 수 있는 드문 기회"라고 최근 미국 신문 뉴욕타임스와 인터뷰에서 말했다.

2004년 11월 모선 카시니에서 분리되어 토성의 위성중 최대인 '타이탄'에 착륙할 탐사선 '호이겐스(Huygens)'에 대한 기대는 더욱 크다. 타이탄이 지구의 대기중에도 가장 많은 물질인 질소와 메탄가스가 주성분인 대기로 싸여 있어 생명체 기원에 어떤 암시를 받을 수 있을 것으로 추정되 기때문이다.

이번 탐사는 총 비용이 34억 달러(약3조1천2백억원)로 역시 사상 최대 규모다. 계획은 이미 10년 전에 시작됐다. 국제적인 협력이 없었으면 카시니 프로젝트는 80년대 말 미국 의회의 반대에 부딪혀 무산될 뻔했다. 주 우주선은 캘리포니아 패서디나에 있는 미항공우주국(NASA)의 제트추진연구소(JPL)에서 설계 및 제작을 담당했다.

그러나 타이탄탐사선은 유럽우주국, 특히 이탈리아우주국이 핵심적인 역할을 했다. 행성 과학 역사상 최대의 국제 협력 프로젝트인 셈이다. 우주선의 이름도 유럽인의 이름을 땄다. 카시니는 토성의 둥근 띠를 발견했던 17세기 이탈리아계 프랑스인인 천문학자 장 도미니크 카시니, 타이탄 착륙선은 1655년 타이탄을 발견한 네덜란드 과학자 크리스티안 호이겐스를 기려 명명됐다.

대장정을 앞둔 카시니의 발목을 잡았던 것은 연료로 쓰이는 플루토늄. 환경론자들은 카시니가 적재한 32.6㎏의 플루토늄이 발사과정의 실패, 혹은 다시 지구궤도에 접근하는 1999년 사고가 발생할 경우 대재앙이 발생 할 수 있다며 발사에 반대해 왔다. 그러나 항공우주국 과학자들은 과거 보이저나 갈릴레이호도 같은 시스템을 사용했다며 사고발생 확률은 극히 낮다고 말해 왔다.

카시니는 2004년 7월 토성 궤도에 도착하면 토성 주변을 최소한 74회 비행하고, 타이탄 위성은 45번 선회한다. 그리고 토성과 둥근 띠, 위성들을 찍은 컬러사진 30만장을 보내올 예정이다.

 

일반 정보

단체 　 NASA/ESA/ASI

임무형태　 접근 통과, 공전, 착륙

접근행성　 목성, 금성, 지구, 토성의 달들

목적지　 토성과 주변 천체

승무원　 무인

발사날짜　 1997년 10월 15일

발사체　 타이탄 4호-B/켄타우르 발사체

NSSDC ID　 1997-061A

 

카시니-하위헌스 호(Cassini-Huygens 號)는 미국과 유럽의 공동 토성 탐사선이다. 카시니-하위헌스 호는 크게 NASA 카시니 오비터와 ESA 하위헌스 탐사선(네덜란드의 천문학자, 수학자, 물리학자 크리스티안 하위헌스의 이름을 딴 것이다) 둘로 나눌 수 있다. 카시니-하위헌스는 1997년 10월 15일 발사되었으며 토성 궤도에 2004년 7월 1일 진입하였다. 2004년 12월 25일 하위헌스 탐사선은 제트 추진 연구소가 확인한 바에 의하면 UTC 2:00 무렵 모선에서 분리되어 2005년 1월 14일 티탄의 표면에 착륙하였다. 하위헌스 탐사선은 타이탄의 대기에 진입한 뒤 착륙하기까지 티탄의 자료를 지구로 보내 왔다. 카시니-하위헌스는 토성 주위를 공전하는 탐사선으로는 최초이며, 토성을 방문한 기체로는 네번째이다.

 

Launch occurred at 4:43 a.m. EDT (8:43 UTC) on October 15, 1997 from Launch Complex 40 at Cape Canaveral Air Force Station, Florida

 

역사

 

최초로 토성 탐사를 제안한 시기는 1982년이다. 이후 1987년에는 미국 항공우주국에서 토성 탐사 미션을 승인하게 되었다. 당시에는 유럽우주국이 독자적으로 토성 탐사를 추진하려 했으나 소련의 민감한 반응으로 인하여 유럽우주기구에서는 경쟁 기구였던 미국항공우주국과 협력하여 미션을 추진하게 된다.

 

탐사

 

금성, 달 플라이바이

카시니 오비터는 1998년 4월 26일과 1999년 6월 24일 금성을 스쳐 지나갔으며, 1999년 8월 18일에는 지구를 스쳐 지나가는 데 성공했다. 2000년 1월 23일, 카시니는 소행성 2685 masursky와의 플라이바이에 성공한다.[위키백과]

고리를 가진 토성

옛날 사람들은 행성이 5개밖에 없고 토성(土星, Saturn)이 마지막 행성이라 믿었으며, 망원경으로 토성을 처음 관찰한 것은 '갈릴레오'였다. 토성은 아름다운 '고리'를 가지고 있는 것이 특징인데 갈릴레오는 그것을 고리가 아니라 세 개의 별이 가까이에 뭉쳐 있는 것으로 생각했다.

토성은 누런 색깔을 띤 상당히 밝은 행성인데, 목성보다 약간 작으며, 태양으로부터의 평균거리는 9.54 AU이고, 공전주기는 29.46 년이며, 자전주기는 10시간 14분으로, 자전속도가 이렇게 빠르기 때문에 남북으로 상당히 납작해저 있다.

표면은 적도에 평행하고 그리 똑똑하지 않는 줄 무니가 보이는데, 이것은 두터운 대기의 흐름인 것 같다. 토성을 만들고 있는 주성분은 수소와 헬륨이고 메탄, 암모니아도 있다. 특이한 것은 토성의 평균밀도는 물보다도 적은 0.69 g/cm3이라니까 토성의 일부를 떼어서 물에 띄운다면 물 위에 뜰 것이라는 것이다.

토성의 고리

고리는 음반과 같은 원반형을 하고 있으며, 그 면이 토성의 적도면에 일치하고 있고, 토성의 궤도면과는 27도 경사 되어 있으며, 토성의 위치에 따라 15년을 주기로 고리의 면이 우리의 시선과 일치되어 고리가 보이지 않게 되는 시기가 있다.

고리는 완전한 원형이고, 그 지름은 토성의 지름(약 12만 Km)의 배 이상이나 된다. 고리의 두께는 약 16Km에 불과하며, 밖으로부터 A, B, C의 밝기가 다른 부분(띠)을 구별할 수 있다. 띠 B가 가장 밝고 띠 C는 가장 희미하다. 마지막 F는 여러개의 띠가 모여 하나로 이루어진 상당히 복잡한 고리이다.

우주선 Voyager(1977 년)호의 탐사에 의하면, 더 많은 희미한 고리가 있음을 알 수 있었다. 고리 A, B 사이에는 똑똑히 보이는 틈이 있으며, 이것을 Cassini division이라 한다. 토성의 고리의 정체에 대한 학자들의 관심은 지금까지 계속되고 있다.

우선 고리는 전체가 하나의 판때기처럼 떠있는 것이 아니라는 것이다. 정밀한 관찰에 의하면, 고리는 토성을 공전하고 있으며, 가까운 고리는 빨리, 떨어져 있는 고리는 느리게 회전하고 있으며, 이것은 Kepler의 제 2 법칙에 따르고 있다는 것이다. 연구에 의하면, 고리를 만들고 있는 것은 무수히 많은 작은, 소행성과 같은 천체의 파편이라고 생각되며 토성은 무수히 많은 수의 소위성을 가지고 있는 셈이다.

고리는 어떻게 만들어졌을까?

원래는 하나의 위성이 토성의 아주 가까운 곳을 돌고 있었는데, 토성에 가까운 위성의 부분은 먼 부 분보다 빨리 회전할 수밖에 없으니까, 위성을 양쪽으로 잡아당기는 힘이 생기고, 이 힘에 의해서 위성은 산산 조각으로 깨어져서, 작고 많은 파편이 되어서 돌게 되었다고 생각한다. 어떤 위성이 토성의 중심으로부터 토성의 반지름의 2.44배의 거리 보다 가까운 곳을 돌게 된다면위성은 깨어질 수밖에 없다는 것을 계산한 학자가 있다.

토성의 위성

토성은 23개의 위성을 가지고 있으며, 이중 이름을 가진 것이 18 개이다. 토성의 위성 중에서 가장 큰 Titan은 달보다도 더 크며, 대기를 가지는 유일한 위성으로 유명하다.

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The Cassini Saturn-Orbiter Spacecraft

 

The Illustrations below are provided to help the reader become familiar with complex interplanetary spacecraft, as discussed in Section II, Flight Projects. Many of Cassini's components are typical of the on-board systems, subsystems, and assemblies discussed elsewhere in Basics of Space Flight.

 

The images below show the Cassini Saturn Orbiter Spacecraft viewed from opposite sides. They were taken while the spacecraft was in preparaton for launch in October 1997. Click the image at left to view the spacecraft in proportion to human scale.The extensive thermal blanketing (see this photo) had not yet been installed on the spacecraft, so nearly all the spacecraft's components are visible. Also note the Huygens Titan Probe is not installed at this point (see this photo), nor are the three Radioisotope Thermoelectric Generators. Many red covers, "REMOVE BEFORE FLIGHT" can be seen protecting instrument apertures and thermal control louvers.

Extensive information (including links to pertinent Basics pages) is available by clicking on the names of components below. For comparison, see also the illustration of the Galileo Spacecraft that is linked from the first page in Chapter 11, Typical onboard Systems.

 

                  FIGURE 1: LOOKING AT THE MINUS-Y SIDE OF THE CASSINI SPACECRAFT

 

                  FIGURE 2: LOOKING AT THE PLUS-Y SIDE OF THE CASSINI SPACECRAFT

 

                                           Cassini-Huygens Spacecraft

 

 

                              Cassini-Huygens Spacecraft with "almost human" features