아하! 우주

[아하! 우주] 명왕성 너머 뉴호라이즌스 호의 다음 목표물은?

작성 2022.07.15 14:57 ㅣ 수정 2022.07.15 14:57
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▲ 2015년 7월 명왕성을 플라이바이하는 뉴호라이즌스 상상도. (출처: NASA/JHUAPL/SwRI)​
미 항공우주국(NASA) 명왕성 탐사선 뉴호라이즌스가 2015년 7월 역사적인 명왕성 플라이바이를 한 지 꼭 만 7년이 되었다.

2006년 1월에 발사되어 꼬박 9년 반을 날아간 끝에 명왕성(뉴호라이즌스의 비행 중에 행성에서 왜행성으로 강등당했다)을 스치듯이 지나면서, 우뚝 솟은 얼음 산과 이국적인 질소 얼음의 거대한 평원을 가진 믿을 수 없을 만큼 다양한 명왕성 세계를 보여준 뉴호라이즌스는 지금 어디에서 무엇을 하고 있을까?

현재 뉴호라이즌스는 지구로부터 지구-태앙 간 거리의 53배(53AU) 떨어진 소행성 띠 카이퍼 벨트 속을 날고 있는 중이며, 다음 관측 타겟에 대한 확장된 미션을 앞두고 있다. 

카이퍼 벨트는 46억 년 전 태양계 탄생 때 생긴 부산물인 소행성들이 띠를 이루고 있는 영역으로, 절대온도 0도에 가까운 우주 냉동고에 완벽하게 동결된 물질들인 만큼 태양계 탄생의 비밀을 고스란히 간직한 채 태양계 가장자리를 떠돌고 있는 천체들의 동네다.

연장근무 명령이 떨어진 뉴호라이즌스

뉴호라이즌스는 2019년 1월 1일 KBO(Kuiper Belt)의 작은 천체인 아로코스(Arrokoth)를 플라이바이했다. 뉴호라이즌스 과학 팀이 2014년 허블 우주망원경을 사용하여 발견한 아로코스는 지금까지 탐사된 것 중 가장 멀리 떨어져 있는 천체이자 가장 원시적인 천체다.

아로코스를 탐사한 뉴호라이즌스에게는 최근 다시 NASA로부터 연장근무 명령이 떨어졌다.

지난 6월 NASA의 외행성평가그룹(OPAG) 회의에서 사우스웨스트연구소(SwRI)의 뉴호라이즌스 수석 연구원 앨런 스턴은 우주선과 우주선의 과학 장비들이 완전히 건강한 상태에 있다고 밝혔다. 탐사선의 수명은 현재 핵연료 공급에 의해서만 제한되는데, 이는 2040년까지 뉴호라이즌스를 계속 운용하기에 충분할 것이라 한다.

스턴은 "이 두 번째 확장된 임무에 대해 우리는 매우 흥분하고 있다"라며 "NASA와 뉴호라이즌스 팀은 2025 회계연도의 예산 수치를 논의하고 있다"고 설명했다.

탐사선에 전해진 주요 작업항목

뉴호라이즌스에 떨어진 연장근무 명령에는 세 가지 주요 작업항목이 포함되어 있다. 그중 하나는 또 다른 플라이바이 타겟을 찾는 것과 관련이 있다고 스턴은 말했다.

탐사선은 2019년 아로코스를 플라이바이 동안 수집된 데이터의 마지막 바이트를 계속 전송하고 있는 중이다.

스턴은 "심우주 통신망 중 일부가 업그레이드로 인해 수신이 지연되었다. 안테나가 수신을 중단했는데, 그중 하나는 1년 동안 중단되었다"고 밝힌 스턴은 "우리는 아로코스 데이터의 대략 90%를 입수했지만, 원하는 100%를 다 입수하기에는 시간이 걸린다"고 덧붙였다.

뉴호라이즌스의 두 번째 확장 임무의 핵심은 광범한 분야에 걸친 다양한 관찰이다.

스턴은 뉴호라이즌스가 카이퍼 벨트를 가로질러 비행하는 동안, 우리는 천체 물리학, 행성 과학 및 태양 물리학과 같은 모든 우주 과학에서 밀접한 학제 간 임무를 수행할 것이다. 우리는 이 우주선을 사용하여 다음과 같은 일을 할 것"이라면서 "우주 현장에 우주선이 없다면 정말 할 수 없는 것들이다. 뉴호라이즌스의 향후 3년 동안 수행할 확장된 임무는 이런한 일들을 수행하는 것으로, 이제껏 이런 시도는 전혀 없었다. 우리는 위의 세 가지 목적을 위해 뉴호라이즌스라는 천문대를 만들어 이를 수행하고 있다"고 설명했다. 

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▲ 카이퍼 벨트에 있는 아로코스의 옆을 플라이바이하는 뉴호라이즌스 상상도. 아르코스는 두 개의 소행성이 합쳐진 독특한 모습을 하고 있다.(출처 NASA)
일반적으로 태양 물리학에서 탐사선은 '픽업 이온'을 연구한다. 이 하전 입자는 외부 태양권의 압력을 지배하는 존재로, 태양이 내뿜는 거대한 자기장의 거품이다. 이 거품 막이 성간 매체와의 경계를 만드는 구실을 한다.

천체 물리학에서 뉴호라이즌스는 우주의 광학 및 자외선 배경을 연구함으로써 태양계 내부 영역의 가려진 먼지 및 기타 흩어진 광원 너머의 멋진 전망을 얻을 것이다. 탐사선은 이미 '우주론에 대한 깊은 의미'와 함께 이러한 배경에 대한 가장 민감한 측정값을 산출했다고 스턴은 밝혔다.

행성 과학 부문에서 탐사선은 고유한 '고위상각'에서 천왕성과 해왕성을 연구하여 해당 행성의 중요한 에너지 균형을 조명할 예정이다.


뉴호라이즌스 팀은 또한 탐사선이 플라이바이할 연구할 새로운 KBO를 찾기 위해 케크와 스바루 같은 지상 기반 망원경을 활용할 계획이다.

지상 관측에 따르면 색상과 구성이 다른 여러 등급의 KBO가 있다. 스턴은 "그래서 우리는 KBO들 사이에 많은 이질성이 있다는 것을 알고 있다"라며 "만약 우리가 두 번째 KBO를 플라이바이한다면 같은 결과를 전혀 기대하지 않을 것이며, 아로코스와는 완전히 다른 장소가 될 것"이라고 강조한다. 

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com 

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