1. 개요

NASA 아르테미스 프로그램의 유인 달착륙을 지원하기 위한 CLPS 달 착륙선에 탑재되어 2024년에 발사 예정인 LUSEM은 센서 헤드인 LSH와 전장 박스인 IDPU로 구성되어 있으며, 달 앞면에 위치한 Reiner Gamma Swirl 지역에 착륙하여 Near-Side 달 표면에서 지금까지 운영된 적이 없었던 고에너지 입자 검출기를 통해 달 표면에서의 우주방사선, 우주풍화 및 지자기권-달의 상호작용 등을 포함한 과학적 연구를 수행할 계획이다. 이를 위해 LUSEM은 50keV～22.5MeV의 Ion과 50keV～3.8 MeV의 Electron의 관측이 가능하도록 Heritage Mission은 KSEM PD를 변경하여 LSH와 IDPU를 설계하였다.

<달 착륙선에 장착된 LSH(상)와 IDPU(하)의 모사>

2. 시스템 구성

LUSEM은 센서 헤드인 LSH와 랜더와 LSH 사이의 Interface 역할을 하는 전장박스인 IDPU로 구성된다. IDPU는 LSH로부터 전달 받은 신호 처리를 담당하는 LSP(LUSEM Signal Processor)와 각 탑재체에 CMD/TLM 및 Data 송·수신을 담당하는 DCB 그리고 전원을 공급하는 PSB 및 IDPU 내부의 Electronics Board 사이를 연결하는 Backplane Board로 구성 된다.

3. 주요 구성품

- LSH 달 착륙선에 탑재되어 달 앞면의 Reiner Gamma Swirl 지역에서 관측을 수행하게 될 고에너지 입자검출기의 센서에 해당하며, Heritage인 KSEM의 입자검출기를 LUSEM의 요구 사항에 맞게 설계를 변경하였다. 따라서 LSH는 KSEM PD와 유사하게 입자를 관측하는 검출기 (Detector), 검출기에서 발생한 신호를 증폭 및 성형하는 증폭기 (Preamp), 전자 및 이온을 분리 관측시키는 자기장 filter (Magnet)와 foil, 시야각을 결정하는 구조체 등으로 구성되어 있다.

<착륙선 장착과 FOV 확보를 위한 Bracket에 장착된 LSH>

LSH는 다층 구조의 실리콘 검출기를 사용하여 이온 및 전자를 검출하고 양 방향 관측이 가능하도록 한쪽에는 Foil을 배치하여 입사하는 350 keV 미만의 이온을 차단시키고 (F side), 반대쪽에는 자기장 Filter 역할을 수행하도록 Magnet을 사용하여 350 keV 미만의 전자를 차단(Oside) 시킬 수 있다. 이러한 Telescope 2개를 대칭되게 배치하여 양방향 모두에서 전자 및 이온을 분리 검출할 수 있도록 설계되었으며, 시야각은 구조체에 형상에 의해 결정된다.

<LSH의 전자 및 이온 분리 검출 원리와 양방향 관측 방법>

- IDPU IDPU(Instruments Data Processing Unit)는 착륙선 상단에 배치되어 LSH와 착륙선 사이의 Interface와 전원 공급등의 역할을 수행한다. IDPU는 LSH의 신호 처리를 담당하는 LSP(LUSEM Signal Processor)와 각종 CMD와 TLM 및 DATA를 담당하는 DCB(Data Control Board) 그리고 전원을 인가하고 제어하는 PSB로 구성되며 열제어를 위한 방열판이 IDPU 상단에 장착된다.

<방열판이 장착된 IDPU>

4. 주요 사양

LUSEM을 구성하는 LSH와 IDPU의 주요 사양은 아래와 같다.

LSH의 주요 사양

IDPU의 주요사양