하늘을 통해 우주선을 항해하는 것은 넓은 바다에서 배를 항해하거나 긴 크로스 컨트리 여행으로 차량을 운전하는 것과 비교됩니다. 우주선 탐색은 비교적 적은 수의 인류 샘플링으로 수행되기 때문에 유추가 필요합니다. 작업에는 일반적으로 전에는 해 본 적이없는 일이 포함됩니다. 지구상에서 로드맵을 이해하는 데 어려움을 겪고있는 사람들은이 하늘의 항해자가 달성 할 수있는 것을 경외합니다.
말 그대로, 이것은 로켓 과학입니다.
간단히 말해, 우주선 탐색은 우주선의 위치를 결정하고 원하는 목적지까지 코스를 유지하는 것을 수반합니다. 그러나 A 지구 (지구)에서 B 지구 (우리 태양계의 행성 또는 다른 물체)로가는 것만 큼 쉽지는 않습니다. 우주에서 고정 된 위치는 아닙니다. 네비게이터는 회전하는 지구, 회전하는 대상 목적지 및 움직이는 우주선의 정확한 속도와 방향을 계산해야하는 과제를 모두 해결해야하며 동시에 모두 태양 주위에서 자신의 궤도를 따라 이동해야합니다.
MER (Mars Exploration Rovers)의 내비게이션 팀을 이끌었던 크리스 포츠 (Chris Potts)는 화성의 특정 분화구 안에 스피릿 로버를 착륙시키는 목표 요건을 9000 마일 떨어진 농구대를 통해 농구를 쏠 수 있도록 비교했습니다. "공이 림에 닿지 않고 샷을 완벽하게 만들어야 할뿐만 아니라 타이밍도 완벽해야하므로 버저가 울리는 것처럼 정확하게 샷을 만들어야합니다."
켄 윌리엄스는 스타 더스트 미션의 혜성 샘플을 지구로 돌려 보내는 내비게이션 팀장이었습니다. 성공적으로 재진입하고 유타의 정확한 위치에 착륙하기 위해 항법 팀은 지구 대기의 특정 지점으로 리턴 캡슐의 진입을 8/100도 내로 목표물로 지정해야했습니다. 실에서 실의 조각으로 바느질 바늘의.
내비게이션은 모든 로봇 미션에 필수적이며, 미션 성공은 내비게이션 팀의 성능에 달려 있지만, 일반적으로 내비게이터는 각광받지 않고 기자 회견 무대에 앉아 있지 않습니다. 일반적으로 미션 과학자와 디자이너를 위해 예약되어 있습니다. 네비게이터는 겉보기에서 작업하여 상대적 익명으로 참호를 배치합니다.
그러나 나는 몇몇 우주선 항해사와 대화하면서 그들의 직업에 대해 더 많이 배우고 우주선을 넘어 다른 곳으로 인도하는 사람들의 타고난 자질을 발견 할 기회를 가졌습니다.
Neil Mottinger는 1967 년 제트 추진 연구소에서 일을 시작한 이래 수많은 임무 중 하나였습니다. 그는 초기 음력 및 행성 임무를 지원했으며 오늘날 항해자가 여전히 사용하는 일부 소프트웨어를 개발했습니다.
365 일 천문학 팟 캐스트의 8 월 21 일 판에서 Mottinger와의 인터뷰를 들어보십시오.
우주선 항법에는 여러 가지 하위 분야가 있으며, Mottinger의 전문 분야 중 하나는 궤도 결정입니다. “궤도 결정은 우주선의 위치와 진행 상황을 알고 있습니다.”현재 MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) 미션 및 곧 출시 될 LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) 미션과 함께 작업하는 Mottinger는 말했다. “심지어 우주 망 (DSN)이 안테나를 가리킬 위치와 신호를 기대할 주파수를 알 수 있도록 우주선이 발사 직후에 궤도를 예측하는 것으로 시작합니다.” DSN은 캘리포니아의 Goldstone; 마드리드, 스페인; 호주 캔버라. 지구 표면에서 약 120도 떨어진 전략적 배치로 지구가 회전함에 따라 우주선을 지속적으로 관찰 할 수 있습니다.
우주 공간에 GPS가 없기 때문에 네비게이터는 DSN으로부터 수신 한 방사선 추적 데이터를 처리하여 우주선의 위치와 속도를 결정합니다. 그들은 또한 우주선이 우주선의 궤도를 다듬기 위해 별 배경을 찍는 광학 데이터를 사용합니다.
수년 동안 Mottinger는 100 개 이상의 우주선 발사를위한 내비게이션 지원을 제공하는 그룹과 협력했습니다. Mottinger는“출시 직후 우리는 다음 미션을 진행 한 이후로 한 미션에 전혀 가입하지 못했습니다. 그러나 그는 이제 더 오래 선교 사업을하고 3 년 동안 MRO 임무를 수행해 왔습니다. Mottinger는이 임무가 돌아온 과학적 데이터에 감격했습니다. “우리는 우주선의 위치를 정확하게 예측해야합니다. 그런 다음 엔지니어들은 우주선 방향을 알고 과학자들이 관찰 할 수있는 방법을 알고있다”고 말했다. “우리가 일을하면 과학자들은 화성에서 산사태를 보거나 지구의 특정 지역을 볼 수 있습니다. 예측이 잘못되면 카메라가 잘못된 방향을 가리 킵니다. 내비게이션은 미션 성공을 보장하는 전체 프로세스에 필수적입니다.”
Mottinger는 일반적으로 내비게이터를 과학자로 생각하지 않으며 과학자가 결과를 얻는 수단으로 만 사용한다고 말했다. 그러나 때로는 과학적인 부산물이 탐색에서 나옵니다. 가장 유명한 사례는 항해자 Linda Morabito가 광학 항법 이미지를보고 목성의 위성 Io에서 화산을 발견했을 때 Voyager 임무와 관련이 있습니다. 음력 궤도 임무에서 항법 자들은 달 표면 아래 궤도에서 우주선을 가속시키는 질량의 질량 (이제 마 스콘이라고 함)이 있음을 깨달았습니다.
또한 내비게이션에 사용 된 과학은 수년에 걸쳐 크게 향상되었습니다. Mottinger는“처음 시작할 때 이해하지 못했던 유형과 현재 알고있는 것의 유형을 살펴보면 압도적입니다. 예를 들어, 네비게이터는 이제 태양의 입자가 우주선에 닿는 방법과 궤도를 변경하는 방법 등 매우 정확한 태양 압력 모델을 만들 수 있습니다. 여기에는 햇빛이 우주선의 다른 표면에서 반사되는 방법뿐만 아니라 흡수 된 에너지의 재방 사도 포함됩니다 태양 전지판에 의해 후면으로 방출됩니다.
또한 천체의 위치를 구하기 위해 사용하는 테이블 탐색기는 천체도 수년에 걸쳐 정확도가 향상되었습니다. Mottinger는“악마가 세부적인 부분에 있습니다. "탐색은 엄청나게 정확한 게임이되고있다."
JPL에서 일하는 많은 사람들과 마찬가지로, Mottinger는 학교 또는 지역 사회 단체와 대화하면서 우주 탐험에 대한 흥분과 최근 발견을 나누는 것을 좋아합니다. "사람들이 우리가하고있는 일에 대해 흥분을 갖도록 메시지를 전하는 것이 중요합니다." "그리고 대중은 청구서를 지불하고 있기 때문에 흥분 할 권리가 있습니다."
몇 년 전, Mottinger는 고향 인 일리노이 주 Oswego로 돌아와 학생들에게 네비게이터로서의 직업에 대해 이야기했습니다. 교실에 앉아있는 어린 크리스 포츠 (Chris Potts)는 우주선 탐색이 그가 추구하고자하는 경력이라고 결정했습니다. 1984 년부터 JPL에 근무한 Potts는 MER의 부 항행 항해 책임자였으며 현재 2 개의 소행성 인 Ceres와 Vesta를 궤도로 향하는 Dawn Mission과 협력하고 있습니다.
포츠의 전문 분야는 비행 경로 제어입니다. 여기에는 추진 시스템을 발사하여 궤도 속도 조정 궤도 (TCM)로 알려진 우주선의 속도 또는 궤도를 변경하는 것이 포함됩니다. "그것에는 우주선의 제어 능력을 이해하고 한계를 결정하는 것이 포함됩니다."라고 Potts는 말했습니다. “추진 시스템을 언제 발사 할 것인지, 각 기동의 빈도와 목표를 결정합니다. 예를 들어 화성 분화구 안에 착륙 할 수 있도록 배송 요구 사항을 평가하고 그 과정에서 위험을 최소화해야합니다.”
디자인 측면은 포츠가 가장 좋아하는 부분입니다. “모든 조각을 하나로 모으는 전략을 개발하려고합니다. “미션 과학자와 대화하고 그들의 요구 사항을 이해 한 다음 우주선이 할 수있는 일을 알아야합니다. 낡은 차를 가진 사람들과 같이 오랫동안 차에 타서 그 차량을 최대한 활용하는 방법을 알고 있습니다. 우주선의 성능을 활용하고 한계를 극복하는 것은 모든 것을 하나로 묶어 전략을 설계하는 데 도움이됩니다.”
Potts의 많은 작업에는 시뮬레이션과 테스트가 포함됩니다. “우리는 우주선의 동작을보고, 우리의 상황에 맞게 다른 전략을 시도합니다. "탐색 섹션에는 사용할 수있는 소프트웨어의 전체"도구 상자 "가 있습니다."
Dawn 우주선은 이온 엔진을 사용하며, 포츠가 추진력이 낮은 추진 시스템으로 처음 작업 한 것은 이번이 처음입니다. "이것은 다른 임무입니다."라고 그는 말했습니다. “추력이 매우 효율적이기 때문에 우려 사항은 다른 미션과 약간 다릅니다. 걱정하는 것 중 하나는 필요한 수정을 할 시간이 충분하지 않다는 것입니다. 추력은 낮지 만 시간이 지남에 따라 속도가 크게 변하고 항상 궤도를 설계하고 명령을 변경하여 이온 엔진이 올바른 방향으로 발사되도록합니다. 우주선에 어떤 종류의 결함이나 딸꾹질이 있다면, 엉망이되어야하며, 앞으로의 사건들이 옮겨 져야 할 것입니다.” 2011 년 Dawn은 Vesta에 도착합니다.
포츠는 JPL의 다른 모든 미션의 흥분을 즐기고 있습니다. "저는 매우 지능적이고 재능있는 사람들과 함께 일하는 것을 정말 좋아하며 그들이하는 일에 대한 열정을 확실히 느낄 수 있습니다." “때로는 협박 할 수 있지만 모든 사람이 자신의 재능을 제공 할 수 있다는 것을 알고 있으며 모든 사람이 당신이 최선을 다하도록 도와줍니다. 우리는 다양한 흥미로운 일을하게되며 매우 도전적입니다. 이틀도 같지 않습니다.”
포츠는 자신의 직업에 대한 보상 중 하나는 과학적 발견에서 그의 연구 결과가 밝혀지는 것을보고 있다고 말했다. "Stardust 샘플이 돌아 왔을 때, 캡슐이 유타에서 예상되었던 곳을 보는 것은 매우 보람 된 일이었습니다."라고 그는 말했다. "그리고 과학자들이 그 데이터에 손을 대고 조사를 시작하는 것을보기 위해, 당신은 그들이 평생 야망을 가지고 일하게되어 얼마나 흥분되고 흥분되는지를 감지합니다."
최근 스타 더스트 과학자들은 우주선이 지구로 돌아온 샘플에서 생명의 구성 요소 중 하나 인 아미노산을 발견했다고 발표했습니다.
Potts와 Mottinger는 Ken Williams의지도하에 Stardust 임무를 수행했습니다. Williams는 몇 년 동안 JPL에서 근무했지만 현재 항공 우주 기술 및 소프트웨어 개발을 전문으로하는 민간 엔지니어링 회사 인 KinetX에서 근무하고 있습니다. 현재 KinetX는 플루토에 대한 New Horizons 임무와 Mercury에 대한 MESSENGER (Mercury Surface Space Environment Geochemistry and Ranging) 임무에 대한 탐색 지원을 제공하며 Williams는 MESSENGER의 탐색 팀장입니다. Mottinger 및 Potts와 달리 Williams는 우주 임무에 항상 관여하지 않았으며 탐색 분야에서의 경력은 물리학의 배경에서 진화했습니다. 그는 1994 년 JPL에서 일하기 전에 Johns Hopkins University의 Applied Physics Lab에서 근무했습니다.
네비게이터로서 윌리엄스가 가장 좋아하는 부분은 흥미로운 기술적 문제를 찾아서 해결하는 것입니다. "그게 내 관심을 끄는 것"이라고 말했다. “메신저는 분명히 그 중 다수를 가지고 있습니다. 우리는 지구로 한 번, 금성에서 두 번, 수성에서 두 번 날았습니다. 네 번째 만남에서 마침내 궤도에 오르기 전에 머큐리로 한 번 더 비행해야합니다. 모든 일을 성공적으로 수행하는 궤도를 찾는 것은 매우 흥미로운 기술적 인 문제입니다. 우리는 우주선이 태양으로부터 멀리 떨어지게하여 부품이 너무 따뜻해지지 않도록하는 등 모든 종류의 제약을 고려해야합니다.”
내비게이션 팀장으로서 Williams는 행성이나 혜성을 만났을 때 관측의 관점에서 궤도 결정, 비행 경로 제어 및 광학 내비게이션의 모든 하위 분야를 조정합니다.
윌리엄스도 중요한 우주 임무에서 두껍게 행동하는 기쁨을 즐깁니다. "전쟁이나 농구 또는 축구 경기에있는 것 같다"고 그는 말했다. “이벤트가 전개되는 것을보고 흥분되는 모든 이상이나 놀라움에 반응한다는 흥분을 느낍니다. 모든 것이 끝나면 엄청난 만족감을 느끼게됩니다.”
Stardust의 지구로의 복귀에 대한 그의 경험이 가장 두드러집니다. "모든 노력을 조정하고 우주선을 성공적으로 내리는 것은 아마도 JPL에있을 때 가장 보람있는 경험 일 것입니다."라고 그는 말했습니다. “내가 작업 한 거의 모든 임무에는 우주선이 적시에 적절한 장소에 있어야한다는 행복감을 느끼는 시간이있었습니다. 좋은 느낌입니다. "
JPL을 떠나는 것은 어려운 결정 이었지만 Williams는 개인 회사에서의 경험을 즐깁니다. "JPL에 머물면서 경험이 있다는 점에서"회색 수염 "이라고 부르는 것이 쉬웠지만 Stardust 이후에는 탐색 팀을 이끌고 기술 분야에서 성장하는 데 어려움을 겪었습니다." "소규모 회사의 소규모 팀과 함께 할 수있는 더 좋은 기회가있을 것이라고 생각했고 KinetX가이를 달성하기에 좋은 장소라고 생각했습니다."
'회색 수염'과는 정반대로 네비게이터 Emily Gist가 있습니다. 그녀는 4 년 동안 JPL에 있었고 토성의 Cassini 임무를위한 항법 팀의 일원입니다. Potts와 마찬가지로 비행 경로 제어 작업을 수행하여 궤도를 계획하고 우주선의 미래 위치를 추정하고 임무 목표를 달성하는 데 필요한 수정 사항을 제어합니다.
그녀는 탐험을 용이하게하는 데 큰 도움이됩니다. “토성 시스템은 대부분의 상상보다 아름답고 이전에 알려진 것보다 더 다양합니다.”라고 그녀는 말했습니다. “Cassini가 제공 한 정보는 우리 모두를 깨달았습니다. 특히 JPL에서 매일 배우고 카시니 미션 (Cassini Mission)에서 얼마나 많은 것을 배우고 있는지를 매우 좋아합니다.”
차세대 내비게이터의 일환으로 Gist는 JPL이 제공하는 까다로운 환경을 즐깁니다. “우리는 Cassini에서 운영 준비 테스트를 실시했으며, 운영 환경에서 우주선의 고장 또는 결함에 어떻게 대응할 수 있는지 팀이 테스트했습니다. “선임 엔지니어는 활동하지 않았기 때문에 새로운 세대가 스스로 알아 내야했고 우리는 훌륭한 일을했습니다. 그것은 내가 함께 일하는 모든 사람들을 자랑스럽게 만들었다. 그들은 정말 재능있는 사람들입니다.”
Gist는 성별이 네비게이터로서의 일에서 결코 문제가되지 않았다고 말했다. "JPL에는 놀랍도록 다양한 직원이 있으며 여성 네비게이터는 많지 않지만 우리는 다르게 취급되지 않습니다."라고 그녀는 말했습니다. “저는 편견이 있지만 품질이 부족한 부분은 수량이 부족하다고 생각합니다. 저는 놀라운 여성들과 함께 일합니다.”
“또한 성별에 관계없이 자신이하고 싶은 일을 찾아 최선을 다할 수있는 시간과 사회에 사는 것이 운이 좋았습니다. 저는 엔지니어가되는 것을 좋아하고 젊은 여성들에게 전달하고자하는 것은 수학과 과학이더라도 여성이 아닌 직업에 대한 두려움없이 원하는 것을 사랑할 수 있다는 것입니다.”
모든 네비게이터가 대답하기 가장 어려운 질문은 그들이 가장 좋아하는 부분이 없는지 여부였습니다. 그들은 시간이 충분하지 않고 서류가 너무 많으면서 직업에 대한 일반적인 문제를 언급했습니다. 그리고 스트레스는 직업과 함께 온다. Potts는“특히 JPL에서 근무하는 마감일은 매우 현실적입니다. “미션에서 중요한 이벤트를 준비하지 않으면 보통 두 번째 기회가 없습니다. 업무를 제대로 수행하기 위해 많은 노력을 기울이고 있습니다. "
그러나 모든 네비게이터는 업무에서 팀 측면의 중요성을 강조했습니다. Mottinger는“팀의 고유 한 품질을 찾고 있습니다. “팀이 서로의 실수를 잡아서 전체가 부분의 합보다 크다고 말한 프로젝트 관리자가있었습니다. 모든 것이 동지애의 정신으로 이루어졌으며 어리석은 질문과 같은 것은 없습니다.”
그러나 개별적인 각광을 추구하는 것이 네비게이터의 화장이 아닌 것 같습니다.
Potts는“인터뷰보다 무대 뒤에서 일하는 것이 더 편합니다. "내가 일을하고 선교 성공에 기여한 것을 알면 충분합니다."
Gist는“저의 작업은 무대 뒤에서 잘 진행되고 있습니다. "하지만 전과 주변 엔지니어들이 수행 한 작업을 고려할 때 때로는 더 많은 인정을 받아야한다는 느낌이 들었습니다."
윌리엄스는 일반적으로 내비게이션 분야 자체가 더 많은 인정을 받아야한다고 생각합니다. "나는 순전히 하드웨어 시스템을하는 과학자와 사람들이 항해자가해야하는 어려움을 과소 평가한다고 생각한다"고 그는 말했다. “미션이 계획되고 시작되는 방식에 영향을 줄 수 있다는 관점에서 동료들로부터 더 많은 인정을 받았다면 발사 전에 항해 문제를 해결할 수있을뿐 아니라 이후에 대처할 수 있도록 남겨 둘 수있을 것입니다. 시작하다. 저의 업적을 인정하는 것보다 더 강하게 느끼고 있습니다.”
윌리엄스 (Williams)는 네비게이터가하는 일은 예술적인 형태에 불과하다고 말했다. “예를 들어 힘이나 추진력과 같은 비행 시스템에 저장 될 수있는 일련의 알고리즘에는 적용 할 수 없습니다. 끊임없이 정제되고 있습니다.”
그리고 내비게이터는 직업에 필요한 때때로 길고 이상한 시간에 의해 방해 받습니까? Mottinger는“아니요. 그 외에는 아무것도 없습니다. "
