[아하! 우주] 목성 탐사선 주노, 새 임무 투입…이번엔 위성으로 간다

미 항공우주국(NASA)의 주노(Juno) 탐사선은 2011년 발사되어 2016년 목성에 도착한 후 지금까지 임무를 성공적으로 수행했다. 과학자들은 주노가 보내온 수많은 관측 데이터를 통해 목성의 여러 가지 비밀을 밝혀냈다. 아직 주노가 보내온 목성 관측 데이터의 분석도 완료되지 않았지만, NASA는 주노를 새로운 연장 임무에 투입할 것이라고 발표했다.

본래 주노는 목성 궤도에 진입한 후 로켓을 분사해 공전 주기를 53일에서 14일로 줄여 20개월 동안 37회 목성에 근접할 예정이었다. 하지만 임무 초기에 발생한 엔진 및 기체 이상으로 공전 주기를 단축하기 어려워졌다. 결국 NASA 측은 임무 기간을 2021년까지 연장하고 공전 주기를 53일로 유지해 관측을 계속했다. 그런데 다행하게도 주노는 그 이후 특별한 문제를 일으키지 않았다. 이에 NASA는 주노가 앞으로 4년은 더 임무를 수행할 수 있다고 보고 본래 예정에 없던 새로운 탐사 임무를 맡겼다. 바로 목성의 위성 탐사다.

주노가 과거 목성과 그 위성 탐사 임무를 담당했던 갈릴레오 우주선과 가장 다른 점은 극궤도(polar orbit) 탐사선이라는 점이다. 우주에서 봤을 때 목성의 적도 부근을 공전하는 것이 아니라 적도와 수직으로 남극과 북극 상공을 지나면서 공전하는 방식이다. 따라서 한 번도 근접 관측하지 못한 목성의 극지방을 포함해 목성 전 지역을 관측할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 갈릴레오처럼 적도 주위를 공전하는 위성을 근접 관측하기는 어렵다. 그러나 방법이 없는 것은 아니다.

NASA는 오는 6월 7일 주노가 태양계 최대 위성인 가니메데 근처를 지날 때 궤도를 수정해 플라이바이(flyby·다른 천체의 중력을 이용해서 속도를 얻는 기술)를 시도할 계획이다. 이렇게 하면 연료를 많이 사용하지 않아도 공전 주기를 53일에서 43일로 줄일 수 있다. 이후 주노는 점점 안쪽 궤도를 이동하면서 2022년 9월 29일에는 또 다른 위성인 유로파에서 플라이바이를 시도해 공전 주기를 43일에서 38일로 줄인다. 마지막 플라이바이는 2023년 12월 30일과 2024년 2월 3일 가장 안쪽 위성인 이오에서 이뤄진다. 공전 주기는 33일까지 줄어든다.(사진 참조)

참고로 목성의 4대 위성 중 가장 먼 궤도를 공전하는 칼리스토는 현재 주노의 공전 궤도에서 접근이 어렵다.

가니메데는 이웃한 유로파처럼 내부에 액체 상태의 바다가 있는 것으로 의심되는 얼음 위성으로 마지막 근접 관측은 거의 20년 전 갈릴레오 탐사선이 마지막이다. 다른 위성인 유로파와 이오 역시 마찬가지다. 유로파는 얼음 지각 아래 바다가 있는 것이 거의 확실시되고 있으며 이오는 태양계에서 가장 화산 활동이 활발한 독특한 위성이다. 유럽우주국과 NASA는 2030년대에 이 위성들을 탐사하기 위해 JUICE(Jupiter Icy moons explorer mission)와 유로파 클리퍼 탐사선을 보낼 계획이지만, 그전에는 주노의 연장 임무가 이 위성들을 근접 관측할 유일한 기회다. 따라서 과학자들은 연장 임무에 큰 기대를 걸고 있다.

안테나 고장으로 어려움을 겪었던 선배 갈릴레오와 마찬가지로 주노 역시 임무 초기에 엔진 이상으로 임무를 포기할 뻔한 위기를 겪었다. 하지만 위기 상황을 이겨내고 성공적으로 임무를 마무리한 갈릴레오처럼 주노 역시 이제 1차 목표를 거의 완수했고 연장 임무까지 승인받았다. 선배처럼 마무리까지 완벽한 모습을 보이기를 기대한다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com