우주의 신비

[아하! 우주] 우주선이 태양에 갈 수 있을까?

입력 : 2017.03.04 10:18 ㅣ 수정 : 2017.03.04 10:18

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▲ 1. NASA는 2018년 태양 탐사선 솔라 프로브 플러스를 태양에 600만km 거리까지 접근시킬 계획이다. 우주선은 태양의 초고온을 견디기 위해 첨단 방호막으로 보호될 예정이다.(출처= NASA)

▲ 2. 홍염과 플레어를 내뿜는 태양광구.(출처=NASA)



-NASA, 2018년에 솔라 프로브 플러스 발사한다

미국항공우주국(NASA)이 2018년에 태양 탐사선을 발사할 계획이라고 1일(현지시간) 우주 전문사이트 스페이스닷컴이 보도했다.​

인류는 달과 화성, 그리고 더 먼 곳에 있는 명왕성에까지 우주선을 보냈다. 보이저 1호는 숫제 태양계를 벗어나 아득한 성간 공간을 날고 있는 중이다. 그런데 초고온으로 작열하는 태양에 우주선을 보낼 수가 있을까?

답은 '그렇다'이다. 머지않아 우리는 태양에 우주선을 보낼 것이다. 미우주항공국(NASA)는 2018년에 태양에 우주선을 보내는 '솔라 프로브 플러스(Solar Probe Plus)' 미션을 계획하고 있다.

태양은 지구로부터 약 1억 5천만km 떨어져 있다. 이는 지구-달 거리인 38만km의 약 400배나 되는 거리로, 시속 100km로 달리는 차를 타고 밤낮으로 달리면 약 200백 년이 걸리는 거리다.

솔라 프로브 플러스가 태양에 최대한 접근할 수 있는 거리는 600만km다. 그러니까 1억 4천만km 이상 날아가야 하는 셈이다.

NASA 고다드 우주항공센터 연구원 에릭 크리스천은 "이것이 태양까지 날아가는 우리의 첫번째 미션이 될 것"이라면서 "태양 표면까지 바짝 접근할 수는 없다. 다만 충분히 가까운 거리까지 접근해 세 개의 중요한 질문에 대한 답을 얻어낼 수는 있다."고 밝혔다.

첫째, 광구라고 불리는 태양 표면의 온도가 왜 태양 대기인 코로나보다 낮은가 하는 의문을 밝혀내는 것이다. 광구의 온도는 섭씨 5500도인 데 비해, 코로나의 온도는 무려 2백만 도나 된다. 참으로 이상하지 않은가? 열원으로부터 멀어질수록 온도가 낮아져야 하는데, 이 역전 현상은 어떻게 된 걸까? 크리츠천 박사는 이것을 태양에 관한 최대 미스터리 중의 하나로 꼽았다.

둘째, 과학자들은 태양풍이 어떻게 높은 속도를 얻는가 알고 싶어한다. 태양풍이란 하전된 입자의 흐름으로, 태양은 시속 160만km의 태양풍을 온 우주공간으로 내뿜고 있다. 크리스천 "우리는 태양풍이 무엇에서 에너지를 받아 그처럼 고속으로 부는지 모르고 있다"고 말했다.

셋째, 태양은 때때로 고에너지 입자 태양풍을 방출하는데, 적절히 보호되지 않은 우주선이나 우주인에게 치명적인 손상을 줄 수도 있는 것이다. 이 고에너지 입자풍이 발생하는 메커니즘을 지구에서 규명하기란 어려운 일이다. 1억 5000만km라는 거리의 장벽이 가로막고 있기 때문이다.

▲ 3. 태양에 600만km까지 접근하는 솔라 프로브 플러스의 상상도.(출처=NASA)



그러나 태양에 600만km 거리까지 접근한다는 것은 엄청난 모험이다. 문제는 열이다. 우주선의 기기들이 태양의 고온을 견딜 수 있는가가 미션 성공의 관건이다. 나사는 고온을 견뎌내기 위해 두께 11.4cm의 탄소복합체 보호덮개를 설계했다. 솔라 프로브 플러스 미션의 연구 협력기관인 존스홉킨스대 응용물리학 연구소에 따르면, 이 덮개는 섭씨 1370도의 고온을 견딜 수 있다.

또한 탐사선은 선내로 스며든 열을 우주공간으로 내보내기 위한 열 방출기를 비롯해, 태양의 복사열로부터 전기 회로, 특히 메모리를 보호하기 위해 특수 보호장비를 갖추고 있다. 이러한 단열장치들에 의해 탐사선 내부는 실내 온도를 유지할 수 있게 된다.

이 태양 탐사선은 무인 우주선이다. 그러나 시간도 예산이 충분히주어진다면 사람을 태운 우주선을 태양에 600만 km까지 보낼 수 있다고 크리스천 연구원은 밝혔다. ​



만약 솔라 프로브 플러스가 성공한다면 지금까지 태양에 가장 가까이 접근한 우주선으로 기록될 것이다. 종래의 기록을 보면, 1974년 12월에 발사된 헬리오스 1이 태양에 4700만km까지 접근했고, 1976년 4월에 날아간 헬리오스 2는 헬리오스 1보다 300만km 더 접근한 것이 최고기록이다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com 

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