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2021년에 성취된 프로젝트와 신기술 들: 아라비아 화성 탐사선, 나사 탐사선 화성 착륙, 중국 첫 화성탐사선, 사상 최대 곤충떼 등장, 인공 신장 개발, 토쿄올림픽 개최 등

박민제 | 기사입력 2022/01/05 [11:51]

2021년에 성취된 프로젝트와 신기술 들: 아라비아 화성 탐사선, 나사 탐사선 화성 착륙, 중국 첫 화성탐사선, 사상 최대 곤충떼 등장, 인공 신장 개발, 토쿄올림픽 개최 등

박민제 | 입력 : 2022/01/05 [11:51]

 

2021년에 성취된 프로젝트와 신기술 들: 아라비아 화성 탐사선, 나사 탐사선 화성 착륙, 중국 첫 화성탐사선, 사상 최대 곤충떼 등장, 인공 신장 개발, 토쿄올림픽 개최 등

화성에 대한 최초의 아라비아 탐사선

2021년 2월 9일 아랍에미리트(UAE)는 화성에 도달한 최초의 아랍국가이자 다섯 번째 국가가 되었으며 첫 번째 시도에서 화성궤도에 성공적으로 진입한 두 번째 국가가 되었다(인도는 2014년 화성궤도선을 보유한 첫 번째 국가 임).

 

호프(Hope )라는 무인 임무는 UAE 건국 50주년과 맞 물렸다이는 탄화수소에 대한 의존에서 벗어나 경제를 다각화하고 기술 및 항공 우주분야의 새로운 인재를 육성하기 위해 UAE가 우주 부문에 수십억 달러를 투자한 데 따른 것이다. 

 

또한 국가 안보에 대한 우려와 위성 데이터, 이동 통신, 지구 지도 작성 및 관측의 중요성이 증가함에 따라 동기가 부여되었다.

 

아랍에미리트 두바이 토후국의 통치자인 셰이크 모하메드 빈 라시드 알 막툼은 앞서 이 임무가 중동 전역의 많은 분쟁에도 불구하고 아랍세계가 여전히 인류에게 과학적 공헌을 할 수 있음을 증명할 것이라고 말했다. "우리의 운명은 다시 한 번 탐험하고, 창조하고, 건설하고 문명화하는 것이다."

 

이 임무에는 화성 대기에 대한 최초의 완전한 그림을 형성하는 것을 목표로 하는 세 가지 과학 목표가 있었다.

 

• 화성의 낮은 대기를 특성화하여 기후 역학과 지구 기상 지도를 이해한다.
• 낮은 대기 조건과 상부 대기의 상관 관계를 통해 날씨가 수소와 산소의 탈출을 어떻게 변화시키는지 설명해본다.
• 상층 대기에 있는 수소와 산소의 구조와 변동성을 이해하고 화성이 이를 우주로 잃는 이유를 파악한다.

 

이러한 목표를 달성하기 위해 Hope 는 적외선(IR) 및 자외선(UV) 분광계와 물, 얼음, 먼지, 에어로졸 및 풍부한 오존의 특성을 측정하는 고해상도 카메라와 같은 최첨단 기기를 휴대했다. 

 

2021년은 화성 탐사에 있어 다사다난한 해가 될 것이다. UAE의 Hope 임무 외에도 NASA는 Perseverance 로버와 최초의 헬리콥터인 Ingenuity 라는 태양열 동력 무인 항공기를 Red Planet에 전달 했으며 중국은 첫 화성 궤도선, 착륙선 및 로버도 배치했다.

 

 

UAE 화성 미션 타임라인

 

출처: 모하메드 빈 라시드 우주 센터(MBRSC)

 

 

 

NASA의 Perseverance 탐사선이 화성에 착륙했다.

2020년 7월, NASA는 화성으로 향하는 무인우주탐사선인 화성 2020을 발사했다. 여기에는 Perseverance 라는 탐사선이 실려 고대 생명체의 흔적을 찾고 지구로 돌아갈 샘플을 수집했다. 임무에는 미래의 인간 임무를 준비하기 위한 기술 시연이 포함된다.

 

2012년에 도착한 초기 Curiosity 임무를 기반으로 한 디자인 은 더 나은 카메라(총 23개), 세련된 휠 치수 및 트레드 디자인, 더 무거운 샘플 용량과 같은 개선 사항을 특징으로 한다. 2개의 마이크도 로버에 장착되어 궤도에서 하강하는 소리와 이후의 지상 활동을 녹음했다.

 

탐사선은 2021년 2월에 도착하여 적도 바로 북쪽에 있는 Jezero 분화구에 착륙했다. 지름이 49km(30.4마일)인 이 분화구는 250m(820피트) 깊이에 이르는 먼 과거에 호수였던 것으로 믿어진다. 그것은 점토가 풍부한 팬델타 광상을 포함하고 있으며, 화성에 계곡 네트워크가 형성될 때 호수가 존재하여 지질학적으로 풍부한 사이트가 되었다.

 

작은 헬리콥터가 Perseverance를 동반했다이 태양열 동력 드론 Ingenuity는 두 가지 기능을 수행했다. 그리고 흥미로운 연구 대상을 발견한다. 

 

지상 10m(33피트)의 고도로 제한되지만 각 3분 비행에 대해 최대 수평 거리 600m(2,000피트)를 커버할 수 있다. NASA는 나중에 이 무인 항공기 설계를 채택하여 미래의 인간 임무를 위한 보다 발전된 버전을 만들 것이다.

 

로버에는 최대 30개의 샘플을 수용할 수 있는 암석과 먼지를 수집하기 위한 샘플 캐싱 시스템을 포함한 7개의 과학 장비가 있다. 23개의 카메라는 극단적인 클로즈업 분석에서 원거리 파노라마 및 줌 기능에 이르기까지 다양한 보기와 관찰 방법을 제공했다. 

 

NASA는 샘플을 반환하기 위해 "가져오기" 로버를 계획했으며 2029년 착륙 및 수상 작업을 수행하고 2031년 지구로 배달할 수 있는 반환 기간을 계획했다.

 

Perseverance 의 핵심 도구 는 MOXIE(화성 산소 현장 자원 활용 실험) 였다. 이 기술 시연은 미래의 인간 임무에 필수적인 로켓 연료와 통기성 공기에 사용하기 위해 이산화탄소를 산소로 변환하는 것을 달성했다.

 

 

 

 

 

중국의 첫 화성탐사선

21세기의 처음 20년 동안 중국의 국가 우주국(CNSA)은 달에 집중적으로 집중했다. 창' 시리즈의 달 탐사선은 놀라운 성공을 거두었다.

 

중국은 2009년 러시아와 협력하여 화성 프로그램을 시작했다. 그러나 중국 궤도선인 Yinghuo-1을 실은 러시아 우주선 Fobos-Grunt는 이륙한 지 며칠 후인 2012년 1월에 추락했다. 이후 중국은 2016년 당국의 승인을 받아 자체 화성 프로젝트를 시작했다.

 

새로운 중국 화성 탐사선은 화성 표면에 배치된 궤도선, 착륙선 및 로버로 구성되며 과학적 목표는 현재와 과거 생명체의 증거를 찾고 행성의 환경을 평가하는 것이다. CNSA는 이 미션의 이름을 Tianwen-1(중국어로 "Heavenly Questions")으로 지정하고 동반 로버를 Zhurong (불과 빛과 관련된 중국 신화-역사적 인물) 이라고 명명했다.

 

CNSA는 2020년 7월 장정 5호 중량 로켓에 탑재된 Tianwen-1을 발사했으며 총 탑재량은 5,000kg(11,000lb)이다. 화성 궤도 삽입은 2021년 2월 10일 발생했으며 2021년 5월 14일 표면 착륙했다. 로버를 실은 착륙선은 낙하산, 역로켓 및 에어백을 사용하여 연착륙을 달성했다. 다량의 지하수 얼음을 발견했다.

 

태양 전지판으로 구동되고 GPR(Ground-Peterrating Radar)이 장착된 탐사선은 표면 아래 100m(330피트) 깊이까지 스캔했다. 

 

또한 화성 토양에 대한 화학적 분석을 수행하고 생체 분자와 생체 특징을 찾았다. 6륜 200kg 차량은 3개월 동안 지속되도록 설계되었지만 예상 수명을 훨씬 초과하여 계속 작동했다. 

 

궤도선과 탐사선은 함께 총 12개의 장비를 실었다. 강력한 지상 레이더 외에도 로버에는 MSC(Multi-Spectrum Camera)와 NTC(Navigation and Topography Camera)가 포함되었다. 

 

한편, 궤도선에는 400km 궤도에서 100m 해상도의 이미지를 얻기 위해 고해상도 카메라(HRC)가 장착되어 있다. 수상 로버에는 2030년대에 제안된 화성 샘플 반환 임무에 필요한 기술 시연이 포함되었다.

 

 

2021년 중국 화성 탐사 일정

 

크레딧: 중국 국가 우주국

 

 

 

세계 최대 곤충 떼 다시 등장

브루드X는 17년생 매미의 15개 그룹 중 가장 큰 그룹이다. Magicicada 속의 모든 구성원은 표면으로 한꺼번에 터널을 뚫고 짝짓기를하고 알을 낳은 다음 죽는다. 

 

이것은 세계에서 가장 큰 곤충 떼이다. 해당 지역은 뉴욕에서 동부 해안을 따라 조지아까지, 서부에서 일리노이까지 뻗어 있다.

 

X군 무리는 이전에 2004년에 나타났다.  다음 무리는 2021년 4월과 5월에 나타났다. 수십억 마리의 곤충이 미국 동부에 침입했으며, 1마일 떨어진 곳에서 들을 수 있는 짝짓기 의식 중 끊임없는 윙윙거림으로 인해 기존의 평온이 파괴되었다. 

 

성가신 일에도 불구하고 이전 세대와 같은 이 무리의 출현은 비교적 단기간에 이루어졌다. 그것은 또한 표토에 중요한 영양소를 전달하여 계속되는 고사 후 몇 주 동안 자연 환경을 눈에 띄게 좋아지게 만들었다. 차세대 브루드X 매미는 2038년 과 2055 년에 등장한다.

 

브루드 x 매미 맵 2004 2021 2038

 

 

 

프로토타입 인공 신장

신장은 혈액을 걸러내고 과도한 수분을 제거하며 노폐물을 제거하는 등 인체에서 중요한 역할을 한다. 그들은 비뇨기 계통, 혈압 조절(염분과 수분 균형을 통한) 및 다양한 호르몬 생성에 필수적이다.

 

신장 질환은 다양하지만 장기적으로 주요 원인은 당뇨병과 고혈압입니다. 가장 심각한 임상 상태는 전 세계적으로 200만 명에게 영향을 미치는 말기 신장질환이다. 

 

이것은 일상 생활에 필요한 수준에서 작동하는 신장의 완전한 실패로 이어질 수 있다. 질병의 후기 단계에서 유일한 치료 옵션은 투석이나 이식이다. 투석은 생명을 구할 수 있지만 짧은 시간 동안만 지속되며 절차를 반복해야 한다. 

 

장기 이식은 환자가 힘과 운동성을 회복하여 보다 정상적인 활동으로 돌아갈 수 있도록 도와준다. 그러나 종종 기증자가 부족하고 면역 체계에 의해 거부될 위험이 있다. 

 

줄기세포 치료제 등장했다. 그러나 아직 신장의 완전한 회복을 제공하지 못하고 있다.

 

그러나 세 번째 옵션인 인공신장이 탐색되었다. 10~12년 동안 지속되는 실제 이식신장과 달리 생체인공신장은 무기한 수명을 가질 수 있다.

 

샌프란시스코 캘리포니아 대학과 테네시 밴더빌트 대학 의료 센터의 연구원들은 1998년에 생체 인공 신장 프로젝트에 대한 작업을 시작했다. 그러한 장치의 구성 요소. 2014년과 2019년 사이의 2단계에는 전임상 동물 연구와 함께 나노기술을 기반으로 한 구성 요소의 개선이 포함되었다. 연구원들은 업계와의 잠재적인 파트너십을 확인하기 시작했다.

 

이후 Kidney Project(공식 명칭)는 3단계로 이동하기 시작했습니다. 2021년 9월, 팀은 주요 이정표를 발표했다. 바로 혈액여과기와 생물반응기라는 필수 부품을 성공적으로 정제하고 결합한 기능적 프로토타입의 최초 시연이었다.

 

전임상 평가를 위해 이식되었다. 혈압만으로 구동되는 이 장치는 혈액 희석제나 면역억제제 없이 함께 작동한다.

 

이 장치의 후속 최종 버전은 인간의 자연 신장의 모든 중요한 기능을 모방한다. 혈액 여과기는 혈액에서 노폐물과 독소를 제거하는 반면 생물 반응기는 전해질 균형 및 대사 작용과 같은 다른 신장 기능을 복제한다.

 

 

 

 

 

도쿄 올림픽 개최

2021년 7월 23일부터 8월 8일까지 도쿄에서 올림픽이 개최되었다.  일본올림픽위원회에서 도쿄를 선택하기 전에 히로시마는 개최에 관심을 표명했지만 나중에 입찰 계획을 철회했다. 도쿄는 50년 전에 올림픽을 개최했으며 다시 한 번 국립 올림픽 경기장을 주 경기장으로 사용했다.

 

2013년 8월 이노세 나오키 도쿄지사는 2011년 후쿠시마 원전사고가 도쿄의 올림픽 개최 능력에 위협이 되지 않을 것이라고 말했다. 그는 "도쿄의 물은 안전하며 이 데이터를 우리 웹사이트에 공개했다"며 "방사능 수준은 런던이나 파리와 다르지 않다"고 말했다. 이 문제에 대한 보증서한은 나중에 IOC위원들에게 발송되었다.

 

올림픽은 원래 2020년 여름에 열릴 예정이었으며, 7월 22일에 예선이 시작되었다. 그러나 2020년 3월 24일 IOC와 도쿄조직위원회는 전 세계적인 코로나19 대유행으로 인해 2020년 하계 올림픽과 장애인올림픽이 2021년으로 연기될 것이라고 공식 발표했다(올림픽 전체가 연기된 것은 처음이다.). 일정이 변경되더라도 게임은 여전히 ​​"Tokyo 2020"으로 브랜드화되고 마케팅되었다.

 

도쿄는 아시아 최초로 올림픽을 두 번 개최한 도시가 되었다. 이전 행사는 1964년이었다. 2021년 행사의 슬로건은 "내일의 발견"이었고 이를 반영하여 게임 중에 로봇이 등장했다.

 

2020 도쿄올림픽 타임라인

 

크레딧: Dick Thomas Johnson, CC BY 2.0, Wikimedia Commons를 통해

 

 

 

제임스 웹 우주망원경 발사

제임스 웹 우주망원경(JWST)은 노후화된 허블우주망원경의 대망의 후속 제품이다. 

 

1961년부터 1968년까지 NASA 관리자였던 James E. Webb의 이름을 따서 명명된 이 우주선은 NASA, 유럽 우주국 및 캐나다 우주국 간의 협력으로 개발되었다.

 

JWST는 374,000km(232,000마일)에서 1,500,000km(930,000마일)까지 다양한 궤도 거리를 가진 Earth-Sun Lagrangian point L2 근처에 있다. 장파장 가시광선부터 중적외선 영역까지 전례 없는 해상도와 감도를 제공하도록 설계되었다. 

 

허블 우주 망원경의 주경은 4.5m²(48sq ft)인 반면 JWST의 수집 영역은 25m²(270sq ft)로 거의 6배 더 크다. 이것은 일제히 작동하는 18개의 육각형 미러 세그먼트로 구성됩니다. 배율 면에서 허블보다 100배 더 강력하여 우주가 현재 나이의 1.4%에 불과했던 빅뱅 이후 2억 년 이내에 점화된 최초의 별을 볼 수 있다. 

 

달 표면에 땅벌을 놓으면* 큰 선실드는 망원경의 기기를 50K(−220°C, −370°F) 미만으로 유지한다.

 

JWST에는 4가지 주요 과학적 목표가 있다.

• 빅뱅 이후 우주에 형성된 최초의 별과 은하로부터 빛을 찾는다.

• 은하의 형성과 진화를 연구한다.
• 별과 ​​행성계의 형성을 이해한다.
• 행성계와 생명의 기원을 연구한다.

 

JWST는 1996년에 처음 제안되었으며 예산은 5억 달러, 시작 날짜는 2007년으로 예상했다. 그러나 수년에 걸쳐 비용이 급증하기 시작했고 프로젝트는 큰 지연에 직면했다. 

 

2021년에는 100억 달러 이상으로 급증했다. 2021년 크리스마스에 마침내 성공적인 출시가 이루어졌다. 

 

제임스 웹 우주 망원경 미래 타임 라인 2019

 

크레딧: NASA

 

 
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