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최근 수정 시각 : 2024-10-28 05:35:29

탐사선


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가장 유명한 탐사선인 보이저.[1]
1. 개요2. 역대 탐사선
2.1. 무인탐사선2.2. 유인탐사선2.3. 플라이트(Flight)컴퓨터2.4. 사용된 CPU
3. 탐사 천체별 탐사선4. 탑재 CPU
4.1. 나노&마이크로&스몰셋 CPU4.2. 큐브셋 CPU
5. 해저 탐사선6. 관련 문서

1. 개요

탐사선( 探 査 船, space probe)이란, 지구나 다른 천체를 탐사하기 위해 우주로 쏘아 올린 관측도구를 말한다. 덕분에 가격이 어마어마하게 비싸다. 태양으로부터 멀어지면 태양광판에 닿는 광량이 떨어져서 효율이 기하급수적으로 떨어진다. 때문에 외우주로 나가는 것들은 대부분 원자력 전지를 쓴다. 인류가 만든 것 중 가장 빠르고 멀리 나간 물건들( 보이저, 파이오니어 시리즈)[2]이다. 지금도 계속 전파를 보내고 있다고 하니 대단하긴 하다. 참고로 저 보이저, 파이오니어 시리즈엔 외계인이 볼수 있는 동판이나 골든 레코드를 실어놨다.

탐사선 중에 지구나 기타 천체의 궤도에 진입하여 도는 궤도를 도는 것들은 인공위성에 포함되기도 한다.

탐사방법에는 접근 통과 (플라이바이), 표면 충돌, 궤도 선회, 착륙, 로버 등이 있다. 보통 이 순서대로 난이도가 높아지는 편. 과거 우주 경쟁 중에 탐사선 개발이 갓 시작되었을 무렵에는 플라이바이와 충돌선이 많이 개발되었으나, 기술이 발전된 뒤에는 주로 궤도선과 착륙선, 로버가 개발된다. 다만 지표 깊은 곳의 조성을 알아낸다거나 하는 목적으로 작은 탐사선을 충돌시켜 잔해를 분석하는 방식은 현재에도 사용되고, 목적지를 향해 날아가는 도중에 다른 천체의 옆을 지나가는 일종의 플라이바이 역시 사용되고 있다. 이건 단지 탐사 목적 뿐만이 아니라 스윙바이를 통해 속도를 얻기 위한 목적도 있다.

보통 탐사선은 무인 우주선인데, 이유는 위에서 서술했듯이 우리 태양계만 해도 너무 넓어서 유인 탐사선은 한계가 있다. 지구를 벗어나 다른 천체로 가려면 1년 이상은 기본이고 연료를 아끼기 위해 스윙바이로 가속하려면 중간에 경유지까지 설정해야 하기 때문에 시간도 오래 걸린다. 게다가 귀환까지 해야 되고.... 이와 같은 이유로 현재까지 유인우주선인 탐사선은 단 하나 뿐이다.

속도는 겉 모양으로 봐선 엄청 느릴 것 같지만 우주공간의 적은 중력과 행성의 강한 중력, 또는 스윙바이 같은 걸 이용해 총알 속도의 20배 이상으로 날아간다. 그리고 마찰이 사실상 0인 우주공간의 특성상 어딘가에 부딪히기 전까지 저 속도로 영원히 나아가게 된다.

이러한 탐사선과의 통신을 위해 미국을 비롯한 우주개발 선진국들은 심우주까지의 통신을 가능하게 하는 시스템들을 운영하고 있다. 대표적인 것이 미국 NASA에서 운영하는 심우주 통신망(Deep Space Network).

2. 역대 탐사선

천문학계에서 꽤나 유명한 탐사선들은 다음과 같다.

2.1. 무인탐사선

1950년대
1960년대
1970년대
1980년대
1990년대
2000년대
2010년대
2020년대
2030년대

2.2. 유인탐사선

1960년대
1970년대
2020년대

2.3. 플라이트(Flight)컴퓨터

대부분의 탐사선에 탑재되는 컴퓨터시스템은 RAD6000, RAD750같은, 태양풍 하전입자나 기타 우주방사선, 그리고, 토성, 명왕성같이 외행성 탐사선의 경우에는 스윙바이를 위해 목성 접근시 뿜어져나오는 막대한 방사선에 대비하여, 엄청 느리지만[9]방사선에 내성을 가지고 특히 CPU나 RAM을 보호 하기위해, 검증된 군사 & 우주용 CPU으로 제작된 컴퓨터 시스템을 사용하는데,[10] 탐사선 시스템의 기본은 전원 버튼이나 셧다운 명령어가 없다.[11]그렇기에 대부분 탐사선은 저장매체로, 플래시 메모리를 사용하며,[12] 플래시 메모리의 절반이상이 운영체제인데 주로 윈드리버 사의 VX Work를 사용한다. 물론 탐사선도 지구쪽으로 통신을 해야돼서 멘터그래픽스 사의 Nucellous RTOS같은 실시간 통신이 가능한 운영체제를 따로 설치해서 궤도 수정이나 메뉴버링 및 INS 프로그램 등은 주로 탐사선의 RAM에 로딩되어 있기에,[13]새로운 탐사 명령어나, 소프트웨어 업데이트 시 시스템을 깨워서 저장매체 내부에 업로드한다. 태양 플레어 폭발같은 힘쎄고 강한태양풍 하전입자들이 태양계 사방으로 맹렬하게 퍼져나갈때 탐사선을 뚫고 지나가서 RAM의 반도체 소자가 열화되어, 손상되면,[14], 탐사선은 행성의 궤도를 찾지못하거나.[15]궤도 진입시 메뉴버링 값이 안맞아서 엔진 이그니션(점화) 타이밍이 너무 빠르거나 혹은 너무 느리거나 심각한 경우 엔진 점화가 안될때(...) 궤도를 이탈하거나 혹은 급강하로 추락해서 파괴되거나, 통신기능의 장애로 영영 우주 미아가 될수도 있다. 급강하 추락파괴의 대표적인 예가 화성 탐사선 비글호.[16]혹은 플래시 메모리 안의 운영체제가 손상된다면...

2.4. 사용된 CPU

상당수가 군사 & 우주용 CPU를 사용한다.

ATAC RCA1802[17]
MIL-STD 1750A[18]
Intel 80C85[19]
Intel 8085
Intel RCA 8086[20]
Intel 80C186 + 80C188
Intel 80386 + 80387[21]
Intel 80386SX + 80387[22]
Intel 80386EX
Intel i386[23]
Intel 80486[24]
Motorola MC 68000[25]
ESSC-1[26]
DF-224[27]
UTMC 69R000
F-9450[28]
TMS320C25[29]
TMS320C30
TMS320C40
BAE Systems RAD6000
BAE Systems RAD750
BAE Systems RAD5500[30]
BAE Systems RAD5455[31]
MOOG G-Series Steppe Eagle AMD G시리즈
MOOG V-Series AMD Ryzen
SYNOVA Mongoose-V
Singer Asic[32]
SEAKR Athena-3 SBC PowerPC E500
SEAKR Medusa SBC PowerPC E500
SEAKR RCC5 Virtex 5 FX-130T
퀄컴 스냅드래곤 801[33]

3. 탐사 천체별 탐사선

천체별 탐사선 분류 목록
태양 달
수성 금성 화성
목성 토성
천왕성 해왕성 명왕성
소행성 혜성

4. 탑재 CPU

4.1. 나노&마이크로&스몰셋 CPU

Xiphos
Q7S (자일링스 Zynq 7020 ARM9)
Q8S (자일링스 UltraScale+ Cortex-A53)

Unibap
iX10-100 (마이크로칩 PolarFire FPGA + AMD V1605B[34]
iX5-100 (AMD G시리즈 SOC or 마이크로칩 SmartFusion2 Cortex-M3)
E2160 (AMD G시리즈 2세대 CPU)
E2155 (AMD G시리즈 1세대 CPU)

DDC
SCS750-SBC (IBM 750FX)
SCS 3740 (GR740 LEON4FT 쿼드코어 SOC)

IBEOS
EDGE Computer (엔비디아 TK1)

4.2. 큐브셋 CPU

GOM 곰 SPACE
Nanomind A3200 (아트멜 AT32UC3C MCU)

Pumpkin 호박
PPM A1 (텍사스 인스트루먼트 MSP430F1712)
PPM A2 (텍사스 인스트루먼트 MSP430F1611)
PPM A3 (텍사스 인스트루먼트 MSP430F1618)
PPM B1 (실리콘 랩스 C8051F120)
PPM D1 (마이크로칩 PIC24FJ256GA110)
PPM D2 (마이크로칩 PIC33FJ256GP710)
PPM E1 (마이크로칩 PIC24FJ256GB210)

AAC Clyde Space
Kryten-M3 (마이크로칩 Smart Fusion Cortex-M3)
Sirius OBC (마이크로칩 Smart Fusion Cortex-M3)

INNO Flight
CFC-300 (자일링스 Zyng Cortex-A9)
CFC-400 (자일링스 Zyng Ultrascale+)
CFC-500 (자일링스 Kintex 엔비디아 TK-1)

Space Micro
CSP (자일링스 Zyng 7020 듀얼코어 ARM)

Nano Avionics
SATBUS 3C2 (STM32 Cortex-M7)

EnduroSAT
OBC (ARM Cortex-M7)

5. 해저 탐사선

상단에 언급했듯이 해저탐사 수단도 탐사선이라 한다. 민간 잠수정 탐사용 문단 참조.

6. 관련 문서

[1] 정면에 보이는 회색 몸체의 동그란 금색 부품이 그 유명한 골든 레코드이다. [2] 다만 빠르다고 하기에는 애매하다. 현재 인류가 만든 것중 가장 빠른 물체는 파커 태양 탐사선이다. [3] 고요의 바다 서부에 충돌했다. [4] 유인까지 포함해서 보면 아폴로 11호가 조금 더 빨리 월석을 가지고 돌아오는데 성공했다. [5] 흔히 불리는 호이겐스와 달리 하위헌스가 제대로 된 네덜란드어 인명이다. [6] 화성 과학 실험실, 라크로스, 갈리레오 [7] 그래도 제작과 발사비용이 3000억원이다. [8] 10월 15일(추정) 월식때도 작동했다. [9] 화성궤도 도착부터 통신시간이 엄청나게 길어진다. 화성 : 20분 명왕성 : 8시간이다(...) 전송시간이 엄청나게 길어서 그 시간동안 순차적으로 처리한 뒤 보내기 때문에 굳이 빠른 연산을 처리할 이유도 없다. [10] 주로 극한의 환경에 요구되는 안전성을 가진 컴퓨팅 시스템. MIL-STD 인증을 거친다. 이는 전투기나 헬기의 항법 조종 컴퓨터나, 오토 파일럿, 항공기의 INS(initilazed Nevigetion System 관성 항법 시스템), 미사일의 IR Seeker 등등 각종 포착 및 추적 레이더, 그리고 전차의 조종이나 사격통제장비 같은 군사용 컴퓨터와 마찬가지. [11] 프로그래밍 코드 역시 용량을 차지하기에, 종료 명령 삽입할 공간에 탐사 프로시저 코드 한줄을 더 넣는게 이득이다. 누가 수백억~수천억 달러를 들이면 하나라도 더 우려먹지, 누가 굳이 종료 커맨드를 넣겠는가? 심지어 커맨드가 오작동해 종료 커맨드가 실행되면 그걸 되돌릴 방법도 없다. [12] 카시니 하위헌스와 갈릴레오 탐사선은 제외. 두 탐사선은 테이프 드라이브를 저장매체로 쓴다.카시니는 이게 너무 빨라서 태워먹을뻔했다(...) [13] 그래서 뉴 호라이즌이나 주노같은 탐사선은 행성으로 가는 도중에 전력을 아끼기 위해, 주로 동면 (하이버네이션)을 한다. [14] 정확히는 RAM안에 로드된 항법프로그램의 코드값이나 메뉴버링 커맨드. [15] 탐사선이 행성의 위치를 찾는방법은 1.태양의 위치와 황도면으로 찾거나 2. 용골자리 알파성 카노푸스의 위치를 실시간 추적해서 찾는다. 2.의 경우에는 플라이트 컴퓨터에 카노푸스 트래커를 별도로 탑재한다. [16] 화성 대기권 진입후 시스템 고장으로 낙하산이 자동으로 펴지질 않아서 시속 2,400km의 속도로 화성 지표면에 들이박고 바로 개박살났다(...). [17] 갈릴레오 목성탐사선에 쓰인 16Bit CPU 메모리는 176KB. [18] MIL-STD 인증 16Bit non-RISC CPU. 카시니-하위헌스 토성탐사선에 쓰였다. 메모리는 512KB. [19] 마스 패스파인더의 소저너에 쓰였다. 속도는 120KHz. [20] 우주왕복선에 쓰였다. 디스플레이 프로세서는 RCA 1802. [21] 80386 CPU의 부동소수점 연산처리를 하는 보조 프로세서. [22] 국제우주정거장에 절찬리 사용중이다. [23] 주로 우주왕복선의 각종 시스템에서 쓰였다. [24] 허블 우주망원경에서 사용중. [25] 인공위성뿐만 아니라 PDA 오락실의 아케이드 게임 기판의 CPU나 SPU 사운드칩등에도 널리 사용된다. 클럭속도는 2.5MHz [26] NASA Standard Spacecraft Computer 즉 나사 표준 탐사선 컴퓨터의 준말. [27] 486 CPU와 동급속도 [28] 1750A MMU 칩 즉 코프로세서. [29] DSP 신호처리 칩 [30] 차세대 유인 우주선에 탑재된다. 현재 생산되고 있는 탐사용 프로세서 중 최초의 64bit 프로세서 이자, 몇 안되는 멀티코어 프로세서. [31] 쿼드코어 프로세서 [32] 우리가 생각하는 그 제봉틀 회사 맞다. 제봉틀 뿐만 아니라 유도탄용& 우주발사체용 ASIC과 항법장치를 생산했다. [33] 퍼서비어런스의 드론인 인지뉴어티의 메인시스템 [34] 라이젠 기반

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