2014년 9월 5일 오후 12:19

“여기는 보이저 1호… 태양서 193억km 떨어진 우주 비행중”

美 무인 우주탐사선 발사 37주년 맞아

 

1977년9월5일 미국 케이프커내버럴 우주센터에서 발사된 보이저 1호.보이저 1호는 토성의 고리를 촬영했고, 토성의 위성인 타이탄의 모습도 담았다.또목성의‘대적반’을촬영하는데도성공했다. 목성의 위성인 ‘이오’에서는 화산이 분출하는 모습을 포착했다(번호순으로).

 

미국항공우주국(NASA) 제공3미국의 무인 우주탐사선 ‘보이저 1호’가 5일로 37번째 생일을 맞는다. 1977년 지구를 떠난 보이저 1호는 무게 721.9kg에 출력 420W급 엔진을 달고 37년째 우주 공간을 비행하고 있다. 현재 위치는 태양에서 약 193억 km 떨어진 지점. 인류가 우주로 쏘아 올린 탐사선 가운데 지구에서 가장 멀리 떨어져 있다.

보이저 1호는 그간 수많은 탐사 신기록을 세웠다. 1979년 목성에 약 35만 km까지 다가가 아름다운 목성의 모습을 촬영했다. 당시만 해도 미지의 행성이었던 목성의 대적반(거대 폭풍)과 대기가 보이저 1호에 처음 포착되면서 목성의 비밀이 하나씩 벗겨지기 시작했다. 이듬해에는 토성에서 12만 km 지점에 접근해 토성의 고리가 1000개 이상의 선으로 이뤄졌고 고리 사이에는 간극이 있다는 사실을 밝혀냈다.

목성과 토성의 위성도 발견했다. 목성의 위성인 ‘테베’ ‘메티스’ ‘아말테아’를 발견하고 토성의 위성으로는 ‘아틀라스’ ‘프로메테우스’ ‘판도라’ ‘에피메테우스’ 등 4개를 추가했다. 이 밖에도 천문학자 갈릴레오 갈릴레이가 발견했던 지름 3000∼5000km의 거대 목성 위성 ‘이오’ ‘유로파’ ‘가니메데’ ‘칼리스토’의 모습을 포착하는 데도 성공했다. 특히 이들 위성 가운데 이오에서는 용암이 300km 가까이 흘러나오는 모습을 찍어 위성의 화산활동을 처음 확인했다.

보이저 1호가 행성 사이를 자유자재로 누비며 탐사할 수 있었던 건 ‘중력 보조’라는 항법 기술 덕분이다. 중력 보조는 탐사선의 추진력을 사용하지 않고 행성이 탐사선을 끌어당기는 중력을 이용해 행성에 가까이 다가갔다가 탈출할 때만 연료를 이용하는 방식이다. 중력 보조 항법을 적절히 사용하면 탐사선이 보유한 추진력보다 더 긴 거리를 여행할 수 있다.

보이저 1호는 지난해 9월 탐사선 최초로 태양계를 벗어났다. 미국항공우주국(NASA)은 보이저 1호가 보낸 자료를 분석한 결과 전하 입자의 양이 급격히 증가했다는 점에서 태양계를 벗어난 것으로 추정하고 있다. 지금도 보이저 1호는 시간당 6만 km씩 지구에서 멀어지고 있다.

보이저 1호는 방사성 동위원소를 활용한 전력공급장비 덕분에 태양광을 에너지원으로 쓰는 다른 위성과 달리 태양빛이 미치지 않는 태양계 바깥에서도 움직일 수 있다. NASA는 보이저 1호가 연료로 사용하는 플루토늄이 바닥이 나는 2025년까지는 계속 여행을 이어갈 수 있을 것으로 전망한다.

황정아 한국천문연구원 선임연구원은 “보이저 1호가 가설로만 존재하는 소행성의 고향 ‘오르트 구름(Oort Cloud)’의 존재를 확인할 수 있을 것”이라고 말했다.

쌍둥이 탐사선 ‘보이저 2호’는 1호보다 16일 먼저 지구를 떠났지만 1호와는 다른 경로를 택했다. 목성과 토성까지는 비슷한 경로로 날아갔지만 그 뒤 보이저 1호는 태양계 밖으로 향했고, 2호는 천왕성과 해왕성을 차례로 관측하는 경로를 택했다. 현재 보이저 2호는 태양에서 158억 km 떨어진 지점을 지나고 있다.

35년 전 쏴올린 초속 17km 보이저 1호, 태양계 탈출 임박

 

 

■ 현재 태양에서 180억km 거리 비행 중

5일(현지 시간)은 우주탐사선 ‘보이저 1호’가 발사된 지 35주년이 되는 날이다. ‘장거리 여행자’라는 이름에 걸맞게 현재 태양에서 약 180억 km 떨어진 곳을 날고 있다. 사람이 만든 물체 가운데 처음으로 태양계를 벗어나 새로운 우주영역에 진입할 것으로 보인다.

이렇듯 보이저 1호에 모든 이의 관심이 쏠려 있는 사이, 우리의 기억 속에 잊혀져 외로이 우주공간을 가르는 우주선이 있다. 바로 올해 40세 생일을 맞은 ‘파이어니어 10호’. 지구와 연락은 끊겼지만 보이저 1호보다 5년 먼저 발사된 이 탐사선은 선구자라는 이름처럼 장거리 우주탐사선의 ‘원조’다.


○ 목성에 다가간 파이어니어 10호

1972년 3월 2일 지구를 출발한 파이어니어 10호는 이듬해 인류 최초로 목성에 근접했다. 파이어니어 10호가 목성에 무사히 도달할 수 있었던 것은 5만 개나 되는 소행성 무리를 무사히 피하는 행운(?) 덕분이다.

화성과 목성 사이에는 크고 작은 소행성들로 이뤄진 소행성대가 있는데, 1960년대까지 과학자들은 이곳에서 약 3000개의 소행성을 확인했다. 그러나 실제로는 소행성이 5만 개나 있었고 미국항공우주국(NASA) 연구진은 이 소행성들의 궤도를 모두 알아내지 못했기 때문에 그저 요행만 바랄 수밖에 없었다.

목성에 13만 km까지 근접하는 데 성공한 파이어니어 10호는 탐사선 최초로 수많은 목성의 컬러 사진을 보내왔다. 이후 파이어니어 10호는 120억 km 지역을 날다가 2003년 1월 23일 통신이 두절됐다. 현재는 지구로부터 약 157억 km 떨어진 곳에서 황소자리를 향해 날고 있는 것으로 추정된다.

쌍둥이 탐사선인 ‘파이어니어 11호’는 1973년 발사돼 1979년 토성을 처음으로 관측한 뒤 1995년부터 통신이 두절됐다. 파이어니어 11호는 현재 연료가 닳고 교신도 되지 않지만 관성에 의해 방패자리의 별을 향해 127억 km를 날아가고 있다.


○ 후배 탐사선들도 맹활약

파이어니어에 이어 보이저 1, 2호는 1977년 16일 간격으로 각각 발사됐다. 둘은 목성과 토성까지 비슷하게 날아가다가 1호는 바로 태양계 밖을 향했고, 2호는 천왕성과 해왕성을 차례로 관측한 뒤 1호의 뒤를 따랐다. 초속 17km로 비행하는 보이저 1호는 탐사선 중 가장 먼저 태양계 가장자리인 태양권계면에 도달할 것으로 보인다. 태양권계면을 완전히 벗어나면 태양계 바깥 우주공간에서 날아오는 성간입자들에 대한 데이터를 지구로 전송할 예정이다.

파이어니어, 보이저 이후 우주탐사는 주로 지구 가까이에 있는 화성이나 소행성 등에 치중했다. 1995년에 발사한 목성탐사선 ‘갈릴레오’가 장기 탐사의 명맥을 이어갔다. 갈릴레오호는 2003년까지 목성 주위를 돌며 탐사하다가 수명이 다하자 목성으로 떨어지면서 목성 외기권 성분을 분석하며 임무를 마쳤다.

1997년에 발사된 토성탐사선 ‘카시니’는 2004년부터 토성 주위를 돌며 지금까지 꾸준히 관측 자료를 보내고 있다. 2004년 발사된 ‘메신저’는 태양과 지구 사이 행성을 관측하는 장기 우주탐사선이다. 금성을 거쳐 지난해에 수성을 관측하는 데 성공했다.

파이어니어, 보이저처럼 먼 우주 탐사를 목표로 한 ‘뉴호라이즌’은 2006년 발사돼 지난해 천왕성을 지났으며 2015년이면 인류 최초로 명왕성에 근접할 예정이다.


○ ‘밥의 힘’ 아니라 ‘원자력’ 덕분

장거리 우주탐사의 원동력은 바로 ‘방사성 동위원소 활용 전력공급장비(RTG)’다. 일반적인 우주선은 태양을 원동력으로 삼지만 화성을 넘어서면서부터는 태양빛이 약해 방사성 물질을 쓸 수밖에 없다. 또 RTG는 태양 전지판보다 무게가 10배나 가볍다는 장점도 있다. 이 덕분에 보이저 1호는 2025년까지 항해를 계속할 수 있을 것으로 예상된다.

지구 주변이라면 상황에 따라 실시간으로 대처할 수 있지만 거리가 멀어지면 즉각적인 대응이 불가능하기 때문에 장기 우주 탐사선들은 스스로 문제를 해결할 수 있는 기능도 갖추고 있다.

 

우주의 거리는 상상을 초월해서 목성에 있는 탐사선과 신호를 한번 주고받으려면 70분 가까이 걸린다. 이 때문에 먼 우주를 향한 우주탐사에는 다양한 인공지능 기술이 필수로 자리 잡았다.

소형승용차보다 작은 우주선에 원자로와 각종 과학 측정기기 및 통신기기를 집어넣는 기술은 오늘날 하드웨어와 소프트웨어의 집약 기술을 발전시키는 데 크게 공헌했다.

토성 육각형 구름 “허리케인보다 빠른 소용돌이”

 

 

토성 육각형 구름, NASA

토성 육각형 구름의 비밀이 밝혀져 화제다.

지난 17일(현지시간) 데일리메일 등 외신은 30여년 전 보이저 1호가 토성 북반구에서 처음 발견한 육각형 구름의 비밀이 밝혀졌다고 보도했다.

보도에 따르면 앞서 토성 탐사선 카시니호는 최근 약 1만 500마일(2만500km) 상공에 만들어진 토성 육각형 구름의 영상을 전송한 바 있다. 이에 토성 육각형 구름의 비밀이 들어난 것.

전문가들은 토성 육각형 구름은 상층 기류대의 영향으로 육면체 구조가 됐고, 지구의 허리케인보다 더 큰 규모와 속도로 소용돌이 치고 있다고 설명했다토성 육각형 구름의 중심의 극 소용돌이는 시속 530km의 속도로 회전하고 있는데 이것이 지구의 허리케인보다 4배 이상 빠른 속도라는 것.

토성 육각형 구름에 누리꾼들은 "토성 육각형 구름, 놀라운 우주의 신배", "토성 육각형 구름 허리케인 4배 속도라니!", "토성 육각형 구름, 우주인이 살고 있을까" 등의 반응을 보였다.

토성 육각형 구름, 사진=NASA

 

‘태양계 울타리’ 넘는 보이저 1호

35년 전 지구를 출발한 인류의 사절단 ‘보이저 1호’의 태양계 밖 진출이 임박했다. 비록 사람이 타고 있지는 않지만 우주를 향한 인류의 메시지를 담은 우주선이 인류 문명과 신화의 중심이었던 태양계를 벗어나 새로운 우주로 진입하는 순간이 다가오고 있는 것이다.

18일 미국 과학전문매체 라이브사이언스닷컴 등에 따르면 미국항공우주국(NASA)은 1977년 9월 5일 발사한 태양계 무인 탐사선 보이저 1호가 태양계 가장자리의 새로운 환경에 진입했다고 최근 발표했다.

지난해 태양계를 감싸고 있는 태양계 외곽 경계지대인 ‘헬리오시스(태양권 덮개)’에 들어선 보이저 1호는 태양이 방출하는 전하입자의 흐름(태양풍)과 태양계 바깥 우주공간에서 날아오는 전하입자의 흐름(성간풍)을 비교한 데이터를 지구로 전송하고 있다.

그런데 최근 NASA가 데이터를 분석한 결과 태양계 밖에서 전해오는 전하입자의 양이 급격히 증가했다. 2009년 1월부터 2012년 1월까지 3년간 약 25% 늘었던 외부 전하입자는 지난달 7일부터 1주일에 5%씩 급증하며 가파른 상승세를 보이고 있다.

1972년부터 보이저 프로젝트 과학자로 활동 중인 미국 캘리포니아공대(칼텍)의 에드 스톤 교수는 “이 같은 흐름은 보이저 1호가 태양계 경계를 넘어 성간(星間) 우주로 진입할 순간이 임박했음을 보여주는 것”이라며 “미지의 우주와 만나는 인간이 만든 최초의 물체가 될 것”이라고 말했다. 그러면서 “다만 그게 언제가 될지 정확히 장담할 수는 없다”고 덧붙였다.

현재 보이저 1호는 지구에서 약 178억 km 떨어진 헬리오시스 지점에서 태양계 바깥을 향해 초당 17km의 속도로 비행 중이다. 헬리오시스 두께가 48억∼64억 km임을 감안할 때 보이저 1호는 늦어도 4년 뒤인 2016년경 태양계를 벗어나 성간 우주에 들어설 것으로 과학자들은 예측하고 있다.

보이저 1호는 쌍둥이 탐사선 ‘보이저 2호’와 함께 태양계의 신비를 푸는 데 많은 역할을 했다. 보이저 1호는 2호보다 보름 정도 늦게 발사됐지만 1979년 3월 2호보다 4개월 앞서 목성을 통과한 데 이어 1980년 11월 토성에 도착해 두 행성의 상세한 영상을 최초로 보내왔다.

목성의 위성 ‘이오’에서 화산을 발견하고 또 다른 위성 ‘유로파’의 얼어붙은 표면 밑에서 바다의 흔적을 찾았으며 토성의 고리가 1000개 이상의 선으로 이뤄졌다는 사실 등을 밝혀냈다. 보이저 2호는 목성과 토성까지는 1호와 같은 탐사를 하다 갈라져 천왕성과 해왕성을 통과한 뒤 현재 지구에서 147억 km 떨어진 곳을 비행 중이다.

보이저 1호는 연료 ‘플루토늄 238’이 바닥날 것으로 예상되는 2025년까지 우주여행을 계속하며 지구 사절단 역할을 이어갈 것으로 보인다. 보이저 1호에는 외계 생명체와 만날 가능성에 대비해 한국어 ‘안녕하세요’ 등 55개 언어의 인사말, 27곡의 음악, 개 짖는 소리 같은 다양한 소리와 118장의 지구 사진이 실려 있다