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다국적 탐사선 베피콜롬보(BepiColombo)가 태양에서 가장 가까운 수성으로 출발한다. 태양계의 가장 안쪽에 자리잡고 있는 수성으로의 여정은 생각처럼 간단치가 않다.
모두 9차례 행성 플라이바이(중력도움)를 거치는 복잡한 비행 경로를 따라 7년 동안 총 90억km를 날아가야 하는 노선으로, 유럽우주국(ESA)의 ESOC 미션 컨트롤 센터에서 지금까지 경험한 것 중 가장 까다로운 우주여행이 될 것으로 예상된다. 지구를 한 바퀴, 금성을 두 바퀴 돈 다음 다시 수성 주위를 6번 돌아 궤도에 안착하는 방식이다.
인류의 세번째 수성 탐사선으로 기록될 베피콜롬보는 일본항공우주연구개발기구(JAXA)와 ESA가 공동 개발한 탐사선으로, 오는 20일 프랑스령 기니 우주센터에서 아리안 로켓에 실려 발사될 예정이다.
베피콜롬보는 하나의 우주선으로 수성 궤도를 향해 7년 동안 날아간 뒤 수성 근처에서 두 개의 관측 위성으로 분리돼 3년 동안 각자 임무를 수행한다. 하나는 수성행성궤도선(MPO)으로 수성 상공 최대 1500km에서 표면을 관측하고, 일본의 수성자기권궤도선(MMO)은 최대 1만1800km 상공에서 수성의 자기장과 입자를 측정한다.
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베피콜롬보는 오늘날 널리 쓰이는 우주 탐사선의 항법을 개발한 20세기 이탈리아 과학자 주세페 베피 콜롬보의 이름을 땄다. 중력도움으로 알려진 이 항법은 행성의 중력을 이용해 진로를 바꾸거나 속력을 얻는 ‘행성궤도접근통과(Fly-by)’ 기술이다. 베피콜롬보도 7년에 걸쳐 총 9번 이 기술을 이용해 천천히 수성에 접근해 수성 주변을 타원형으로 돌면서 1~2년에 걸쳐서 탐사한 뒤 서서히 고도를 낮춰 수성 표면에 충돌할 것으로 예상된다.
화성 등 태양계의 행성에 대해서는 탐사가 종종 이뤄졌지만, 수성은 미국에 의해 2차례 탐사가 이뤄진 것이 전부다. 탐사선이 태양의 고온에 노출되는데다 궤도 진입도 어렵기 때문이다. 태양 주위를 지나며 350도 넘는 고온과 방사선 등 극한의 환경을 거치게 되는데 이를 극복하기 위해 베피콜롬보에는 두 개의 이온 로켓이 추가로 달려 있다.
베피콜롬보 과학연구담당 엘리자베스 태스커 JAXA 태양계 과학부 교수는 “작은 행성에 어떻게 자기장이 존재하는지, 왜 남북극의 자기장에 차이가 나는지, 희박한 대기에 어떻게 소듐(나트륨) 같은 무거운 원소가 많은지 등 여러 천문학 난제를 풀 수 있을 것”이라고 자신했다.
오는 20일로 발사 일정이 잡힘에 따라 ESA의 미션팀은 태양계의 가장 작고 탐사가 덜된 암석 행성인 수성에 대한 탐사 임무에 나서기 위해 바쁜 일정을 보내고 있다. 먼저 미션팀은 베피콜롬보의 독특하고 복잡한 경로를 시뮬레이션하는 데 수 개월을 보냈다.그들은 12시간 교대로 우주선의 다양한 발사 및 초기 임무 프로세스와 기동을 실시간으로 연습해 가능한 모든 상황에 대비하고 있다.
ESA에서 제작한 MTM(Mercury Transfer Module)은 태양전기 추진장치와 중력도움의 조합으로 인공위성을 수성까지 수송한다. 2025년 극한의 행성에 도착한 후에는 수성의 조성, 밀도, 자기장 및 대류권에 관한 데이터를 수집하고, 태양풍과의 상호작용을 탐색하는 궤도에서 적어도 1년을 보낸다.
유럽 과학자들은 베피콜롬보가 태양의 강력한 중력을 뿌리치고 수성에 도달해야 하는 이번 행성 프로젝트를 지금까지 우주선들이 수행한 미션 중 가장 야심찬 미션으로 꼽고 있다. 태양의 거대한 중력장은 엄청난 중력을 발휘하기 때문에 우주선이 수성 가까이 접근하면 가파른 중력의 우물 속으로 떨어지는 것을 의미하므로, 탐사선이 이 거대한 별의 중력 우물에 빠지지 않고 최종 목적지인 수성까지 가는 것은 엄청난 어려움을 극복하지 않으면 안된다. 과연 베피콜롬보가 이런 어려움들을 극복하고 수성의 비밀을 밝혀줄 것인지, 지구 행성인들의 관심이 집중되고 있다.
이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com
