[과학을 읽다]49억㎞·45억년 전…넌 누구냐?

뉴호라이즌스 호, 14일 명왕성과 가장 가깝게 접근

▲명왕성은 붉은 갈색을 띠는 것으로 분석됐다.[사진제공=NASA]

[아시아경제 정종오 기자] 가장 멀리, 가장 빠르게, 그리고 처음으로 도착하는 뉴호라이즌스(Newhorizons) 호. 명왕성이 다가오고 있습니다. 인류는 그동안 금성~해왕성에 이르는 지구 '안과 바깥' 행성 연구에 집중해 왔습니다. 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 지나 마침내 오는 14일 뉴호라이즌스 호가 명왕성에 아주 가깝게 접근합니다. 미지의 세계에 머물러 있었던 태양계의 '제3 지대'인 명왕성과 그 너머 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)의 입체적 모습이 파악되는 순간에 서 있습니다. '저승의 신'이라 부르는 명왕성(Pluto)이 인류의 품 안으로 들어오게 되는 것이죠.

명왕성을 탐험하기 위해 그동안 인류는 치밀한 준비 작업을 거쳤습니다. 명왕성이 인류의 눈 속으로 들어오기까지 어떤 일들이 있었을까요.

▲뉴호라이즌스 호는 7개의 과학장비를 갖추고 있다.[사진제공=NASA]

◆뉴호라이즌스 혁명(Revolution)=뉴호라이즌스 호는 색다른 탐사선입니다. 가장 멀리가고, 가장 빠릅니다. 뉴호라이즌스 호는 2006년 1월 발사됐습니다. 지금까지 약 49억㎞를 여행했습니다. 1930년 명왕성을 처음으로 발견한 이는 클라이드 톰보(Clyde Tombaugh) 천문학자입니다. 명왕성 발견 85주년인 올해 마침내 뉴호라이즌스 호가 시속 약 5만㎞의 속도로 다가서고 있습니다.

뉴호라이즌스 호의 목적은 명왕성과 그 너머 카이퍼 벨트 정밀 탐사에 있습니다. 명왕성의 대기권은 무엇으로 구성돼 있고, 어떻게 기능하는지, 나아가 지표는 어떻게 생겼는지, 태양풍으로 뿜어져 나오는 입자들은 명왕성 대기와 어떤 상호작용을 하는지 등을 파악합니다.

뉴호라이즌스 호에는 총 7개의 과학 장비가 탑재돼 있습니다. 가시광선과 적외선 이미지 분광계인 랄프(Ralph), 자외선 이미지 분광계인 앨리스(Alice), 명왕성의 대기 구성 물질과 온도를 측정하는 렉스(REX)가 있습니다. 아주 먼 거리에서도 명왕성의 모습을 촬영할 수 있는 망원카메라인 로리(LORRI), 태양풍과 플라즈마 분광계인 스왑(SWAP), 에너지 물질을 측정할 수 있는 펩시(PEPSSI), 마지막으로 학생들이 만든 우주먼지를 측정할 수 있는 에스디씨(SDC)가 있죠.

◆'제3지대' 속으로=지구로부터 49억㎞나 떨어져 있기 때문에 뉴호라이즌스 호와 실시간으로 통신하는 것은 불가능합니다. 지구와 뉴호라이즌스 호의 왕복 통신에 걸리는 시간은 9시간 정도입니다. 지구에서 뉴호라이즌스 호에 명령을 내리면 명령이 전달되는 데만 4시간30분이 걸리는 셈이죠.

이 때문에 중간에 신호가 끊기는 예기치 못한 상황도 발생합니다. 최근 뉴호라이즌스 호 팀은 탐사선과 통신이 끊기는 경험을 했습니다. 지난 4일(현지 시간) 오후 1시54분부터 오후 3시15분까지 통신이 단절됐습니다. 미국 항공우주국(NASA)의 '심우주네트워크'를 통해 통신은 재개됐는데 앞으로 이 같은 일이 일어날 가능성을 배제할 수 없습니다.

통신이 끊긴 동안 뉴호라이즌스 호는 자율 자동 비행으로 문제를 스스로 인식합니다. 이런 상황을 대비해 미리 이 같은 프로그램을 설치해 놓았습니다. 백업 컴퓨터가 작동하면서 탐사선은 '안전 모드'로 돌입합니다. 원격으로 이 같은 문제점을 전송하고 뉴호라이즌스 호 연구팀이 문제 해결방법을 찾는 것이죠. 통신이 끊긴 상황에서 뉴호라이즌스 호는 일시적으로 과학 데이터를 수집하지 못합니다.

◆'붉은 갈색'의 명왕성=푸른 지구와 달리 명왕성은 어떤 색을 입고 있을까요? 뉴호라이즌스 호가 그동안 탐험한 자료를 분석해 보면 '붉은 갈색'인 것으로 나타났습니다. 화성과 비슷하죠. 명왕성이 이 같은 색을 띠는 것은 화성의 그것과 차이가 있습니다. 뉴호라이즌스 호 팀은 "화성은 산화철 때문에 붉게 보인다"며 "반면 명왕성은 탄화수소 때문인데 명왕성의 대기와 지표면이 태양의 자외선 빛과 상호작용하면서 일어나는 현상"이라고 설명합니다.

알란 스턴 뉴호라이즌스 호 책임 연구원은 "뉴호라이즌스 호가 보내온 여러 가지 데이터를 정밀 분석해 보면 명왕성이 어떤 모습으로 진화했는지를 이해할 수 있을 것"이라고 말합니다. 뉴호라이즌스 호 지질팀의 시몬 포터 박사는 "뉴호라이즌스 호가 오는 14일 명왕성을 최 근접 비행하게 되면 더욱 선명한 데이터를 수집할 수 있을 것"이라며 "명왕성의 다양한 지역과 특정한 모습이 현실화될 것"이라고 강조했습니다.

▲7월3일 촬영된 명왕성.[사진제공=NASA]

◆천연색으로 다가온 명왕성=그동안 명왕성은 허블우주망원경을 통해 관찰한 것이 전부였습니다. 이런 가운데 최근 뉴호라이즌스 호는 명왕성의 실제 색깔을 담은 사진을 전송해 연구팀을 잔뜩 흥분시켰습니다. 확인 결과 명왕성은 아주 복잡한 지표면을 갖고 있는 것으로 드러났습니다. 명왕성과 가장 큰 위성인 카론의 모습이 담긴 이미지였죠. 뉴호라이즌스 호에 탐재돼 있는 로리(LORRI)와 랄프(Ralph)가 촬영한 사진으로 연구팀은 "뉴호라이즌스 호가 우리의 입맛을 강하게 잡아당기고 있다"고 표현할 정도로 상세한 모습을 확인할 수 있었습니다.

실제 색깔을 담은 원거리에서의 명왕성과 카론은 지난 6월23일과 29일 찍은 것입니다. 이때 뉴호라이즌스 호는 명왕성으로부터 각각 2400만, 1800만km 떨어져 있었습니다. NASA 측은 "뉴호라이즌스 호는 명왕성의 모든 모습을 촬영해 세밀한 지도를 만드는 것이 첫 번째 임무"라며 "이번 탐험은 그동안 행성 탐사 활동에서 볼 수 없었던 새로운 전기를 마련하게 될 것"이라고 밝혔습니다.

명왕성과 그 너머 카이퍼 벨트라고 부르는 이른바 '제 3지대'로 들어가고 있는 뉴호라이즌스 호. 미지의 세계에 머물러 있었던 '제 3지대'가 서서히 인류에게로 다가오고 있습니다. 태양계에 대한 인류의 시선의 폭이 더욱 넓어지고 연구 범위가 확대되는 계기가 될 것으로 전망됩니다.