일본 달 착륙선 SLIM, 이번 주 달 표면 착륙 시도

작성자: 과학 및 기술 기자 Jack Ryan

SLIM의 여행은 2023년 9월에 시작되었습니다. 발사 후 지구의 중력을 이용해 달을 향해 새총을 발사했습니다.(제공: JAXA)

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떠오르는 태양의 나라는 곧 달에 착륙할 수 있습니다.

JAXA의 SLIM 우주선이 1월 20일에 달 착륙을 시도할 예정입니다.

우주선의 자율 하강은 온보드 카메라와 인공 지능의 도움을 받습니다.

성공할 경우 SLIM은 일본을 달 연착륙을 완료한 다섯 번째 국가로 만들 것입니다.

일본 항공우주 탐사국(JAXA)이 제작한 우주선은 크리스마스 이후로 지구의 유일한 자연 위성을 돌며 일본 시간으로 1월 20일 토요일에 역사적인 착륙 시도를 준비하고 있습니다.

SLIM으로 더 잘 알려진 달 탐사용 스마트 착륙선은 소형 자동차만한 크기이며 2023년 9월 7일에 발사되었습니다. 달에 연착륙을 시도한 최초의 JAXA 제작 우주선입니다.

이전의 달 착륙 시도와 마찬가지로 SLIM의 하강은 완전히 자율적이지만 표면에 도달하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.

달은 바위와 큰 바위가 흩어져 있고 분화구가 있는 황무지입니다.

민간 달착륙은 실패했을 가능성

일본 스타트업 기업 아이스페이스(ispace)는 자사의 무인 우주선이 달에 추락할 가능성이 ‘높다’고 말합니다.

탐색을 위해 JAXA는 SLIM에 위험 요소를 찾아내고 착륙 지점을 정확히 찾아내도록 설계된 카메라 제품군과 내장 인공 지능을 장착했습니다.

최근의 역사는 달 착륙이 얼마나 어려운지를 보여줍니다. 일본 로봇 회사인 ispace, 이스라엘의 ILspace, 미국 회사인 Astrobotic 등 3개의 민간 기업이 지난 5년 동안 착륙을 시도했습니다. 처음 두 번의 충돌은 달에 착륙했습니다. Astrobotic은 전혀 거기에 도착하지 않을 것입니다.

SLIM이 정확히 착륙 지점을 찾아낸다면 일본은 미국, 소련, 중국, 인도에 이어 다섯 번째로 달 착륙 국가가 된다.

성공할 것으로 예상할 수 있나요? 그리고 SLIM이 달에 가면 과학자들은 무엇을 배우게 될까요?

SLIM은 금색과 태양광 패널로 덮인 다리가 여러 개인 착륙선으로 무게가 200kg이 넘습니다(추진제 제외). 이를 대략 4,300kg에 달하는 Apollo 11 달 모듈과 비교해 보세요.

언론 자료에서는 “달 저격수”라고 불렸는데, 이는 귀여운 마스코트가 암시하는 것보다 훨씬 더 위협적으로 들립니다.

하지만 이름이 딱 들어맞습니다. SLIM의 주요 임무는 정확한 착륙 기술을 시연하는 것입니다.

SLIM 임무의 하위 프로젝트 관리자인 Kushiki Kenji는 “과학자들은 더 이상 넓은 지역 내 어딘가에 착륙하기를 원하지 않고 특정 암석에 착륙하기를 원합니다”라고 말했습니다.

슈퍼마켓에 가는 것처럼 달 착륙을 생각할 수도 있습니다. 슈퍼마켓 문 가까이에 차량을 주차하면 들어가서 필요한 것을 얻고 나갈 수 있습니다.

일반적으로 달 착륙은 교외 두 곳 떨어진 곳에 주차하는 것과 비슷합니다.

호주국립대학교 천체물리학자 브래드 터커는 “암스트롱이 달에 착륙했을 때 착륙 면적은 약 20평방킬로미터에 달했다”고 말했다.

간단히 말해서, 우주선은 주차장을 아예 없애도록 설계되었습니다. 대신 오른쪽 통로에 착륙을 시도하고 있습니다.

JAXA SLIM 프로젝트 관리자인 Sakai Shinichiro(오른쪽)와 Mitsubishi Electric Corporation SLIM 프로젝트 관리자인 Ogura Yuichi(왼쪽)가 2023년 9월 출시에 앞서 SLIM과 함께 포즈를 취하고 있습니다.(공급: JAXA)

성공한다면 SLIM은 작고 가벼운 우주선을 위한 최초의 거대한 도약을 통해 언젠가 태양계 전체를 덮고 있는 다양한 표면에 착륙하게 될 것이며, 유인 임무가 지구를 떠나 달이나 화성을 향해 출발하기 시작하면 특히 중요해질 것입니다.

Kenji 박사는 “우리는 인간 승무원을 준비하기 위해 조사할 수 있는 모든 잠재적 자원에 가깝게 착륙하기를 원할 것입니다”라고 말했습니다.

또한 SLIM에는 일본의 거대 장난감 회사인 Tomy가 부분적으로 개발한 공 모양의 로버인 SORA-Q도 탑재되어 있습니다.

하강 중에 풀려나 약 2시간 후에 배터리가 방전될 때까지 SLIM 착륙 지점 근처의 달 표면을 검사합니다.

정확한 터치다운 시점은 일본 표준시로 1월 20일 오전 00시 20분으로 예상됩니다.

대부분의 호주인에게 이는 AEDT 오전 2시 20분을 의미하며, 서호주의 경우 1월 19일 오후 11시 20분을 의미합니다.

불행하게도 SLIM에는 1969년 아폴로 11호가 그랬던 것처럼 표면에서 다시 전송되는 비디오 장면과 같은 라이브 롤링 비디오 피드가 없습니다.

하지만 착륙 작전 중에는 JAXA 본부 통제실 작전이 실시간 스트리밍됩니다.

SLIM은 작은 탐침을 통해 표면의 정지 이미지를 촬영하므로 반사되는 모습을 볼 수 있습니다.

1월 19일 SLIM의 궤도는 1월 20일 자정에 하강 단계가 시작되기 전에 표면에서 15km 이내로 낮아질 예정입니다.

우주선은 수직 위치로 회전하고 “스마트 눈”이 달 표면을 향한 후 하강하기 시작합니다.

달 주변을 돌고 있는 SLIM 우주선의 컴퓨터 생성 이미지.(제공: JAXA)

착륙 순서를 인간이 통제할 수는 없습니다. 다른 임무와 마찬가지로 엔지니어가 신호를 육지로 보내고 나면 우주선의 탑재 컴퓨팅 시스템이 이를 대신하게 됩니다.

탑재된 AI는 달의 수많은 분화구, 바위, 바위 사이에서 안전한 착륙 지점을 찾도록 보장합니다.

이는 아폴로 임무 이후 NASA의 LRO(Lunar Reconnaissance Orbiter) 및 JAXA의 Kaguya 임무와 같은 궤도선 임무를 통해 달 표면에 대한 이해가 크게 향상되었기 때문에 가능합니다.

“SLIM에는 이미지 매칭을 사용하여 우주선 아래 달 표면의 분화구를 식별하고 이를 Kaguya 및 LRO의 온보드 지도와 일치시켜 정확한 위치를 확인하고 자동으로 목표 착륙 지점으로 이동하는 ‘스마트 눈’이 장착되어 있습니다.” 켄지가 말했다.

SLIM은 탑재된 카메라와 인공지능을 사용해 자율적으로 달 표면을 탐색한다.(제공: JAXA)

SLIM은 달 표면에 안전하게 도달하기 위해 지속적으로 엔진을 가동하여 조정합니다.

설상가상으로 SLIM은 달의 약간 기울어진 지역에 착륙하게 됩니다. 이는 일부 우주선의 경우 위험할 수 있지만 SLIM은 경사면에서 가벼운 작업을 수행하도록 설계되었습니다.

표면에 도달하면 뒷다리를 통해 달과 처음으로 접촉하게 됩니다. 그런 다음 두 개의 앞다리로 떨어질 것입니다.

모든 다리에는 격자 모양의 알루미늄 충격 흡수 패드가 장착되어 있어 어떤 강력한 충격에도 견딜 수 있습니다.

총 착륙 시간은 약 20분 정도 소요됩니다. 성명서에서 Kenji 박사는 이것을 “숨이 막히고 마비되는 20분간의 공포!”라고 불렀습니다.

SLIM 착륙 지점은 Mare Nectaris 또는 화산암이 냉각되어 달 표면의 어두운 영역인 “넥타의 바다” 바로 옆에 있는 Shioli 분화구 근처에 있습니다.

Mare Nectaris 또는 “Sea of Nectar” 바로 옆에 있는 SLIM 착륙 지점.(NASA/ABC)

Shioli 주변의 암석은 운석 충돌로 표면으로 올라오기 전 지하 1~2km에 있었습니다. 달의 역사와 형성에 대한 단서를 담고 있습니다.

관찰 결과 Shioli 암석에는 철, 마그네슘, 규소 및 산소가 포함된 녹색 광물인 감람석이 다량 함유되어 있는 것으로 나타났기 때문에 이 지역이 착륙 지점으로 선택되었습니다.

달 정찰 궤도선이 포착한 Shioli 분화구(가운데). 분화구에서 나오는 광선은 이 분화구가 상대적으로 젊음을 시사합니다.(제공: NASA/GSFC/애리조나 주립대학교)

착륙이 성공하면 SLIM의 스펙트럼 카메라는 감람석의 철과 마그네슘 비율을 결정하기 위해 이러한 암석의 화학적 구성을 조사할 것입니다.

러시아의 실패한 탐사선 루나 25호가 달에 분화구를 남겼다고 NASA가 밝혔습니다.

NASA가 공개한 달 표면의 새로운 이미지에는 러시아 우주선이 충돌할 가능성이 있는 장소에 너비가 10미터인 분화구가 있는 모습이 나와 있습니다.

최근 일본의 민간 로봇 회사인 ispace, 러시아의 Luna 25 임무 및 미국 회사 Astrobotic의 Peregrine 임무의 실패는 우주에서 작업할 때 발생할 수 있는 작은 오차 한계를 강조합니다.

그는 실패 지점을 잘 이해하고 계획할 수 있도록 철저하고 반복적인 테스트를 통해 JAXA가 착륙을 성공적으로 수행할 수 있는 좋은 위치에 놓이게 될 것이라고 설명했습니다.

Kenji 박사에 따르면, “지금까지 모든 것이 순조롭게 진행되었습니다.
일본의 야심찬 행성 간 탐사 임무

JAXA는 NASA의 미국 대응팀처럼 전면적인 언론 보도를 받지는 않지만 태양계 탐사에서 상당한 명성을 얻었습니다. JAXA 우주 및 우주 과학 연구소의 부국장인 Masaki Fujimoto는 SLIM이 성공을 이어가길 희망한다고 말했습니다.

“SLIM은 달과 화성 탐사의 새로운 지평을 열 두 가지 핵심 기술을 선보일 것입니다.”라고 그는 말했습니다.

2010년 하야부사 임무를 완료한 후 소행성 이토카와(Itokawa)의 소량 샘플을 지구로 반환했습니다. 그 뒤를 이어 2020년 소행성 류구를 방문하고 샘플을 지구로 반환한 하야부사2 탐사선이 우메라 바로 외곽에 있는 남호주 아웃백의 외딴 지역에 착륙했습니다.

JAXA는 향후 10년 내에 유사한 귀환 임무를 시도할 가능성이 높습니다. 화성 달 탐사(MMX) 임무는 화성 주위를 공전하는 감자 모양의 암석인 포보스(Phobos)를 향하고 있습니다.

JAXA는 화성의 달 포보스가 화성 표면에서 방출된 고대 생명체의 증거를 담고 있을 수 있다고 믿고 있습니다.(제공:NASA)

2026년경에 MMX가 출시될 예정이며 JAXA는 2029년 이후에 Phobos의 샘플과 함께 MMX가 돌아올 것으로 예상하고 있습니다

SLIM 임무 중에 시험되는 것은 미래 임무뿐만 아니라 달 남극에 대한 새로운 임무에도 사용될 수 있습니다.

하지만 이제 우리는 우리 자신보다 몇 걸음 앞서 나가고 있습니다.

달에 안전하게 착륙하는 것은 어렵습니다. 1월 20일 – 20분간의 테러 이후 – 일본은 성공 여부를 알게 될 것입니다.

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8시간 전에 게시됨

Japan’s moon lander SLIM will attempt touchdown on the lunar surface this week

ABC Science

By science and technology reporter Jack Ryan

Posted 8h ago8 hours ago

A computer generated image of the SLIM spacecraft separating from a rocket — SLIM’s journey began in September 2023. After launch, it used Earth’s gravity to slingshot toward the Moon.(Supplied: JAXA)

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The Land of the Rising Sun could soon land on the Moon.

Key points:

JAXA’s SLIM spacecraft is set to attempt a Moon landing on January 20
The spacecraft’s autonomous descent is aided by onboard cameras and artificial intelligence
If successful, SLIM would make Japan the fifth nation to complete a soft landing on the Moon

A spacecraft built by the Japan Aerospace Exploration Agency, or JAXA, has been circling Earth’s only natural satellite since Christmas, preparing for a historic touchdown attempt on Saturday, January 20, Japan time.

Smart Lander for Investigating Moon, better known as SLIM, is about the size of a small car and was launched on September 7, 2023. It’s the first JAXA-built spacecraft to attempt a soft landing on the Moon.

Like previous Moon landing attempts, SLIM’s descent will be fully autonomous but getting to the surface is no easy feat.

The Moon is a wasteland strewn with rocks and boulders, and pockmarked by craters.

Private Moon landing likely to have failed

Japanese startup company ispace says there is a “high probability” its uncrewed spacecraft crashed on the Moon.

A space craft with three wheels and a photo of the earth in the background and a large rocket-like device beside it

To navigate, JAXA has equipped SLIM with a suite of cameras and onboard artificial intelligence designed to pick out hazards and pinpoint a landing.

Recent history shows just how difficult Moon landings can be. Three private companies — Japanese robotics firm ispace, Israel’s ILspace and US company Astrobotic — have attempted landings in the past five years. The first two crash landed on the Moon. Astrobotic won’t get there at all.

If SLIM can manage to pinpoint a landing, it will make Japan the fifth nation to land on the Moon following the US, the USSR, China and India.

Can we expect it to succeed? And what will scientists learn should SLIM make it to the Moon?

What is SLIM?

SLIM is a multi -legged lander covered in gold and solar panels weighing in at a touch over 200kg (without propellant). Compare that to the Apollo 11 lunar module which clocked in at roughly 4,300kg.

In press materials, it has been dubbed a “Moon sniper”, which makes it sound much more menacing than its cute mascot suggests.

But the name fits: SLIM’s primary mission is to demonstrate a pinpoint landing technique.

“Scientists no longer want to land somewhere within a wide region, but by a particular rock,” sub-project manager of the SLIM mission, Kushiki Kenji, said.

You might think about landing on the Moon like going to the supermarket. You want to park your vehicle close to the supermarket doors, so you can get in, get what you need and get out.

Typically, landing on the Moon has been more like parking two suburbs away.

“When Armstrong landed on the Moon, he had a landing area of about 20 square kilometres,” Brad Tucker, an astrophysicist at the Australian National University, said.

“SLIM is aiming for 100 square metres.”

In short, the spacecraft is designed to forgo the car park altogether. Instead, it’s attempting to land in the right aisle.

Two men in white clean suits appear in front of a spacecraft with extensive solar panels — Sakai Shinichiro, JAXA SLIM Project Manager (right) and Ogura Yuichi, Mitsubishi Electric Corporation SLIM Project Manager (left) pose with SLIM prior to its launch in September 2023.(Supplied: JAXA)

If successful, SLIM will take the first giant leap for small, light spacecraft to one day land on the varied surfaces that cover bodies across our Solar System — and will become especially important if crewed missions begin to leave Earth for the Moon or Mars.

“We are going to want to land close by any potential resources to investigate in preparation for a human crew,” Dr Kenji said.

Also on board SLIM is SORA-Q, a ball-shaped rover partly developed by Japanese toy giant Tomy.

It will be released during descent and examine the lunar surface near SLIM’s landing zone until its batteries run flat, after about two hours.

When is SLIM going to touchdown on the Moon?

The exact timing of touchdown is expected to be at 00:20am on January 20, Japan Standard Time.

For most Australians, that means 2:20am AEDT, or a more palatable 11:20pm on January 19 for those in Western Australia.

Can I watch the SLIM landing attempt?

Unfortunately, SLIM won’t have a live, rolling video feed like Apollo 11 did back in 1969, with video footage beamed back from the surface.

However, there is a livestream of the control room operations at JAXA headquarters during the landing operation.

https://www.youtube.com/embed/nvXLt3ET9mE?feature=oembedYOUTUBESLIM Moon Landing Live & Press Conference

SLIM will be taking still images of the surface via small probes so you can expect to see those beamed back to Earth relatively quickly.

How will the landing work?

On January 19, SLIM’s orbit will be lowered to within 15km of the surface before the descent phase starts at midnight on January 20.

The spacecraft will swivel into a vertical position, its “smart eyes” facing the lunar surface, and begin to descend.

A small gold lander with solar panels on top flies above the grey surface of the Moon. — A computer-generated image of the SLIM spacecraft zipping around the Moon.(Supplied: JAXA)

There will be no human control over the landing sequence. Like other missions, once engineers send the signal to land, it’s up to the spacecraft’s onboard computing system to take over.

The onboard AI will ensure it finds a safe landing zone among the Moon’s many craters, boulders and rocks.

It’s able to do so because our understanding of the lunar surface has been greatly improved by orbiter missions, like NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) and JAXA’s own Kaguya mission, since the Apollo missions.

“SLIM is equipped with ‘smart eyes’ that use image matching to identify craters on the lunar surface below the spacecraft and match these to onboard maps from Kaguya and LRO to ascertain a precise location, and autonomously navigate to the target landing site,” Dr Kenji said.

A computer generated image of the SLIM spacecraft sending out blue and yellow signals to detect the lunar surface. — SLIM will navigate to the surface of the Moon autonomously, using onboard cameras and artificial intelligence.(Supplied: JAXA)

SLIM will constantly fire its engines to adjust as it tries to safely bring itself to the lunar surface.

To complicate matters, SLIM will land on a region of the Moon with a slight incline. This could be perilous for some spacecraft, but SLIM is designed to make light work of a slope.

As it reaches the surface, it will make first contact with the Moon via its rear leg. Then it will fall onto its two front legs.

All legs are equipped with a lattice-like aluminium shock absorber pad, which should take the brunt of any forceful impact.

In total, the landing should take around 20 minutes. In a statement, Dr Kenji dubbed this, “a breathless, numbing 20 minutes of terror!”

Where is SLIM landing?

The SLIM landing site is near the Shioli crater, just next to Mare Nectaris, or the “Sea of Nectar”, a darkened region of the Moon’s surface formed by the cooling of volcanic rock.

An orbiter image of the moon with labels to show where Japan's SLIM spacecraft is expected to land. — The SLIM landing site, right next to Mare Nectaris, or the “Sea of Nectar”.(NASA/ABC)

The rock around Shioli was 1 to 2km below ground before it was brought to the surface by a meteor impact. It holds clues to the Moon’s history and its formation.

This region was chosen as a landing site because observations suggest Shioli rocks bear large amounts of olivine, a green mineral containing iron, magnesium, silicon and oxygen.

Shioli Crater — Shioli crater (centre) captured by the Lunar Reconnaissance Orbiter. The rays emanating from the crater suggest it’s relatively young.(Supplied: NASA/GSFC/Arizona State University)

If landing is successful, SLIM’s spectral camera will investigate the chemical composition of these rocks, hoping to determine the ratio of iron and magnesium in olivine.

What are SLIM’s chances of success?

Russia’s failed spacecraft Luna-25 left a crater on the Moon, NASA says

New images of the surface of the Moon released by NASA show a 10-metre wide crater at the likely impact site of the Russian spacecraft.

A side-by-side comparison of the moon's surface with the second image showing a new crater

The recent failures of private Japanese robotics company ispace, Russia’s Luna 25 mission and US company Astrobotic’s Peregrine mission highlight the small margin for error when you’re operating in space.

“Mostly the secret is testing,” Dr Tucker said.

He explained that thorough, repeated testing to ensure the failure points are well understood and planned for will put JAXA in a good position to stick the landing.

According to Dr Kenji, “everything has been smooth up to now.

“Now the feeling is: This is not a drill.”

Japan’s ambitious interplanetary exploration missions

JAXA doesn’t receive the blanket media coverage that its US counterpart in NASA receives, but it has made quite a name for itself in exploring the Solar System. Deputy director general of JAXA’s Institute of Space and Astronautical Science, Masaki Fujimoto, said hopes SLIM will build on its success.

“SLIM will demonstrate two key technologies that will open a new horizon in Moon and Mars exploration,” he said.

In 2010, it returned scant samples of the asteroid Itokawa to Earth upon completion of the Hayabusa mission. It followed that with the Hayabusa2 probe, which visited the asteroid Ryugu and returned samples to Earth in 2020, landing in a remote part of the South Australian outback, just outside Woomera.

It’s likely JAXA will attempt a similar return mission in the next decade. Its Martian Moon eXploration (MMX) mission is headed to Phobos, a potato-shaped rock that orbits the red planet.

Around 2026, MMX will be launched and JAXA expects it to return with samples from Phobos sometime after 2029. The technologies being trialled during the SLIM mission may be used in those future missions, as well as new missions to the lunar south pole.

But now we’re getting a few steps ahead of ourselves.

Safely touching down on the Moon is hard. On January 20 — after 20 minutes of terror — Japan will find out if it has succeeded in doing so.