보이저 계획

두 보이저 탐사선이 방문한 행성 및 위성들을 탐사선과 함께 나타낸 그림. **보이저 계획**(Voyager program)은 미국이 외태양계 연구를 위해 우주 탐사선 보이저 1호와 2호를 만들어 쏘아올린 과학 프로젝트로,accessdate=5 September 2017 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 탐사하였다. 두 탐사선은 1977년에 네 행성이 운 좋게 일렬로 섰을 때 발사되었으며, 원래는 목성과 토성만 탐사할 계획이었지만 보이저 2호는 천왕성과 해왕성도 탐사하였다. 현재 두 탐사선은 태양권 밖에서 성간매질을 연구 중이며, 기존 계획보다 3배가 넘는 기간 동안 유용한 과학 정보들을 보내오고 있다. 또한, 현재까지 보이저 2호를 제외하고는 천왕성과 해왕성을 방문한 탐사선은 없다. 2012년 8월 25일, 보이저 1호에서 전송된 자료를 검토한 결과, 1호가 인류가 만든 물체로는 최초로 성간 공간으로 진입해 "역사상 그 누구보다도, 그 어떤 것보다도 더 멀리" 위치하게 되었다.accessdate=2013-09-14 2013년 기준으로, 보이저 1호는 17 km/s의 속도로 태양에서 멀어지고 있다.accessdate=19 August 2013 보이저 탐사선에 실려 있던 카메라나 자력계 등 장비들을 통해 목성형 행성들과 위성들의 자세한 정보를 알 수 있었다. 목성에서는 복잡한 구름의 모습, 풍속, 폭풍을 측정했고, 위성 이오에서는 화산을 발견했다. 토성에서는 고리에 불가사의한 덩어리, 간극, 뾰족한 모습 등이 있음을 알아내었고, 고리가 무수히 많은 "소천체"들로 이루어졌다는 사실을 밝혔다. 천왕성에서는 불안정한 자기장이 방출됨을 감지했고, 위성을 10개 더 발견했다. 해왕성에서는 고리 3개, 위성 6개를 발견했고 자기장을 감지했으며, 복잡하게 분산되어 있는 오로라도 발견했다. 현재까지 거대 얼음 행성을 방문한 탐사선은 보이저 2호밖에 없다. 보이저 탐사선은 미국 항공우주국(NASA)의 지원을 통해 캘리포니아 남부에 위치한 제트 추진 연구소에서 건조되었으며, 플로리다의 케이프커내버럴 공군 기지에서 발사되었다.
# 경과
2007년 4월 기준으로, 11호와 보이저 1호, 2호의 위치를 나타낸 그림.]] 보이저 1호와 2호의 행성 탐사 경로. 두 탐사선은 원래 매리너 계획의 일부였고, 각각 임시로 매리너 11호, 매리너 12호라고 불렸었다. 이후 두 탐사선은 "매리너 목성-토성"이라는 별도의 계획으로 나눠졌고, 나중에는 기존의 매리너 탐사선들에 비해서 많은 발전이 이루어졌기 때문에 같은 프로젝트로 묶기에는 무리가 있다 하여 최종적으로 "보이저 계획"이라고 이름붙여졌다.* Chapter 11 "Voyager: The Grand Tour of Big Science" (sec. 268.), by Andrew,J. Butrica, found in *From Engineering Science To Big Science'' edited by Pamela E. Mack, NASA, 1998 보이저 계획은 60년대 말에 계획되었던 행성 대탐사 계획과 비슷하다. 행성 대탐사 계획은 제트 추진 연구소에서 행성들이 딱 맞게 정렬되어 탐사선 2개로 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성(당시에는 행성)을 근접통과 방식으로 탐사할 수 있다는 사실을 알아낸 후 세워진 것으로,accessdate=2014-02-04 두 탐사선을 각각 "목성-토성-명왕성" 및 "목성-천왕성-해왕성"으로 보낼 계획이었다. 행성 대탐사 계획은 결국 자금 중단으로 취소되었지만, 세부 사항들은 보이저 계획으로 넘어가 명왕성을 제외한 나머지 행성들을 탐사하였다. 두 탐사선 중 먼저 발사된 탐사선은 2호로, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 모두 근접통과하는 궤도로 발사되었다. 1호가 더 늦게 발사되었으며, 토성의 위성 타이탄을 거쳐가는 궤도로 발사되었다.쪽=69 보이저 1호는 타이탄을 거침으로 인해 궤도가 황도면 바깥으로 나갔고, 그대로 행성 탐사가 끝나게 된다.보존날짜=2011-07-21 만약 1호가 타이탄을 거치지 못했다면 2호가 타이탄으로 향할 예정이었고, 천왕성과 해왕성을 탐사하지 못했을 것이다.page=94 또한 1호는 타이탄을 거치지 않고 토성에서 바로 명왕성으로 갈 수도 있었다.accessdate=4 September 2015 1990년대에 보이저 1호는 먼저 발사되었지만 더 느렸던 파이어니어 10호와 11호를 추월했고, 지구에서 가장 멀리 떨어진 인공 물체가 되었다. 이 기록은 거의 깨지지 않으리라 여겨지고 있는데, 발사 속도가 더 빨랐던 뉴 허라이즌스 탐사선조차 보이저 1호보다 느리기 때문이다. 보이저 1호는 파이어니어 10호와 서로 태양계 반대편에 위치한다. 2004년 12월, 보이저 1호는 태양의 말단충격을 통과했으며, 태양풍이 성간매질과 접촉하여 속력이 느려지는 태양권덮개에 진입했다. 2007년 12월 10일, 보이저 2호도 말단충격을 통과했으며, 이 지점이 보이저 1호가 통과한 지점보다 약 16억 킬로미터 가까운 지점이었기 때문에 태양권은 비대칭으로 추정되고 있다.url-status= 2010년, 보이저 1호에서 측정한 태양풍의 속력이 0이 되었고, 과학자들은 보이저 1호가 태양계를 벗어나 성간 공간에 들어섰을 것이라고 추정했다.url-status=dead 2011년, 보이저 탐사선들의 자료를 통해서 태양권덮개는 "매끄럽지 않고" 많은 자기장 거품들이 존재함이 밝혀졌다.date=2011-06-10 2012년 6월 15일, NASA는 보이저 1호에서 측정한 우주선량이 갑자기 증가했음을 발견했고, 성간 공간에 들어서기 직전이라고 추정했다.accessdate=15 June 2012url-status=dead 2013년 9월, NASA는 보이저 1호가 2012년 8월 25일에 태양권덮개를 통과했으며, 공식적으로 태양계를 벗어났다고 발표했다.url-status=url-status=deadaccessdate=20 March 2013 2018년 기준으로, 보이저 1호와 2호는 현재까지도 태양계 바깥쪽의 자료를 수집해서 보내오고 있다. 2020년까지는 실린 과학 장비들을 가동할 수 있으며 그 후에는 전력이 부족해 장비를 하나하나 꺼야 한다. 2025년 즈음에는 전력이 부족해 과학 장비를 하나도 가동시키지 못하리라고 추정되고 있다.
# 탐사선 설계
보이저 탐사선의 구조. 태양으로부터의 거리에 따른 보이저 2호의 일심속도(日心速度)를 나타낸 도표. 우주선을 가속시키기 위해 목성, 토성, 천왕성의 중력을 이용해 트리톤을 관측하기 위해 해왕성의 북극을 통과했으며 그 결과 가속하여 황도면을 탈출했으나 일심속도는 느려졌다.accessdate=2016-06-26]] 보이저 탐사선의 총 중량은 773 kg였으며, 이 중 105 kg은 과학 장비였다.publisher=NTRS 두 보이저 탐사선은 구조적으로 완벽히 동일했으며, 과학 실험이나 사진 촬영, 지구 방향으로의 안테나 유지, 고도 조정 등에 가속도계를 사용하는 3축 안정화 조정 시스템을 사용했다. 보이저 탐사선의 고이득 안테나(High-gain antenna)는 지름 3.7 m에, 십각형 전지에 연결되어 있었다. 또한 가운데에는 구형 하이드라진 단일추진제 저장 탱크가 위치했다. 보이저 금제 음반은 운송부에 장착되었다. 오른쪽의 사각형 판은 광학 교정 시의 대상임과 동시에 방열판 역할을 했다. 방사성동위원소 열전기 발전기(RTG) 3개는 아래 막대기 끝에 차례대로 장착되었다. 탐색대(scan platform)에는 적외선 간섭 분광기, 자외선 분광기, 화상 과학 시스템, 망원 사진 편광계가 설치되었다. 비행 자료 하부체계(Flight Data Subsystem, FDS) 및 자기 테이프로 데이터를 처리했는데, FDS는 각 장비를 조정하고 과학 및 공학 자료를 모아 전송할 수 있게끔 변환했으며, 자기 테이프는 플라스마 파동 시스템의 자료를 기록했다. 데이터는 6개월마다 재생되었다. 협각 및 광각 카메라로 이루어진 화상 과학 시스템은 마리너 탐사선에 사용되었던 저속 비디오 카메라 관을 개량한 것으로, 카메라 각각은 관 앞에 필터 8개가 돌아갈 수 있게끔 설계되었다. 광각 카메라는 초점거리 200 mm에 조리개 f/3, 협각 카메라는 1500 mm에 f/8.5였다.
## 과학 장비
{| class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed" |+ 과학 장비 목록 |- ! scope="col" | 기기명 ! scope="col" | 원문명 ! scope="col" | 약자 ! 설명 |- | | 화상 과학 시스템