[명왕성을 읽다]⑦명왕성의 우주날씨는?

[아시아경제 정종오 기자]
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우리나라 시간: 2015년 7월11일 오후 1시00분, 명왕성까지 3일 7시간 49분.

▲뉴호라이즌스 호 도착은 우주 날씨를 파악하는데도 도움이 될 것으로 보인다.[사진제공=NASA]

#8 명왕성의 우주 날씨도 파악한다

우주선이 나아갈 때 가장 중요한 환경 중 하나가 우주 날씨이다. 우주 날씨는 태양이 뿜어내는 코로나질량방출(CME)에 영향을 받는다. CME가 집중적으로 나타나는 곳을 통과할 때 우주선은 안전 모드에 들어간다.

이번 뉴호라이즌스 호는 아주 먼 곳으로 나아간 우주선이다. 사전에 파악할 수 있는 정보가 적었다. 이 때문에 이번 뉴호라이즌스 호의 명왕성 도착은 우주 날씨를 살펴볼 수 있는 하나의 이정표가 될 것으로 기대된다. 명왕성에서 우주 환경은 어떤지를 가늠할 수 있게 있는 기초자료가 된다.

뉴호라이즌스 호가 도착하기 몇 달 전에 과학자들이 모여 뉴호라이즌스 호가 어떤 우주 환경을 경험할 것인지에 대해 논의한 적이 있다. 시뮬레이션은 100% 결론을 내지 못했다. 처음으로 명왕성에 도착하는 우주선이었기 때문이다.

나사 측은 "(이번 뉴호라이즌스 호의 명왕성 도착은) 지구 멀리 떨어져 있는 곳에서 우주 날씨는 어떤 모습으로 이뤄지는지에 대해 파악할 수 있는 계기가 될 것"이라고 설명했다.

☆태양계의 우주날씨
=https://www.youtube.com/watch?v=zZh7RSAhH_Q

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우리나라 시간: 2015년 7월11일 오전 8시00분, 명왕성까지 3일 12시간 12분.

▲명왕성의 지질구조까지 볼 수 있는 선명한 이미지.[사진제공=NASA]

#7 명왕성의 지질구조가 다가왔다

명왕성까지 약 540만㎞. 마침내 명왕성의 지질 구조까지 확인이 가능한 사진이 공개됐다. 미국 항공우주국(NASA)은 10일(현지 시간) 비공식적으로 이른바 '고래(Whale)'라고 이름붙인 거대한 어두운 부분이 서서히 선명해지고 있다고 밝혔다.

이번에 찍은 명왕성 사진은 뉴호라이즌스 호의 망원카메라격인 로리(LORRI)가 10일 촬영한 것이다. 약 540만㎞ 떨어져 있었다. 뉴호라이즌스 호가 명왕성에 가까이 접근하면서 매일 새로운 사진이 전송돼 오고 있다.

나사 측은 "명왕성의 지질 구조를 파악할 수 있을 만큼 충분한 이미지 수준"이라고 설명했다. 특히 이번에 찍힌 명왕성은 지질적으로 확연히 구분되는 상황을 담고 있어 과학자들의 관심을 모으고 있다.

알란 스턴 나사 박사는 "9년 반 동안 비행한 끝에 마침내 명왕성에 다가서고 있는데 뉴호라이즌스 호가 보내오는 사진을 보면 그 시간을 우리는 충분히 기다릴 만 했다"고 평가했다.
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우리나라 시간: 2015년 7월10일 오후 12시00분, 명왕성까지 4일 8시간 47분.

▲8일 촬영한 명왕성과 카론,[사진제공=NASA]

#6 명왕성과 그 위성 카론 "수십억년 전에는 한 몸"

붉은 갈색 명왕성 주위를 돌고 있는 회색 위성, 카론. 수십억 년 전에 이들은 충돌로 인해 지금과 같은 모습을 갖췄을 것으로 과학자들은 믿고 있다. 명왕성은 대기권을 가지고 있는데 카론은 대기권이 없다.

명왕성은 얼어붙은 질소, 메탄, 일산화탄소 등으로 구성돼 있다. 반면 카론은 얼음과 결빙된 암모니아 등으로 구성돼 있는 것으로 분석됐다. 알란 스턴 나사 박사는 "명왕성과 카론은 수십억 년 전에는 한 몸이었을 것"이라며 "카론은 지름이 1200㎞ 정도"라고 설명했다.
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우리나라 시간: 2015년 7월9일 오후 1시00분, 명왕성까지 5일 7시간 50분.

▲뉴호라이즌스 호가 2007년 목성을 지나고 있다.[사진제공=NASA]

#5 1930년부터 시작된 명왕성 탐사

명왕성 탐사는 85년 전부터 시작됐다. 미국의 천문학자인 클라이드 톰보 박사가 1930년 명왕성을 발견하면서 비롯됐다. 2001년 미국 항공우주국(NASA)은 뉴호라이즌스 호에 대한 프로젝트를 승인하기에 이른다. 본격 탐사선 개발에 나선 시기였다.

5년 동안의 준비 끝에 마침내 2006년 1월 뉴호라이즌스 호가 발사됐다. 해왕성까지만 탐사했던 한계를 넘어 이른바 '제 3지대'라고 부르는 명왕성과 카이퍼 벨트에 까지 인류의 우주 탐사 영역을 넓힌 계기였다. 2007년 2월 뉴호라이즌스 호는 목성을 통과했다. 이때 뉴호라이즌스 호에 탑재돼 있는 대기권을 연구하는 펩시(PEPPSI)가 시험 가동됐다. 목성 대기에 대한 뛰어난 데이터를 수집됐다.

나사 측은 매일매일 뉴호라이즌스 호의 상태와 데이터에 대한 브리핑을 통해 실시간 상태를 전 세계 네티즌들에게 제공하고 있다.

☆뉴호라이즌스호의 위대한 도전
=https://www.youtube.com/watch?v=H3zbyzuFA6I

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우리나라 시간: 2015년 7월9일 오전 7시00분, 명왕성까지 5일 13시간 50분.

▲뉴호라이즌스 호가 지난 4일 연락두절된 이후 복구됐다. 복구된 뒤 8일 첫 명왕성 이미지를 전송해 왔다.[사진제공=NASA]

#4 뉴호라이즌스 호 정상 "복구된 이후 첫 이미지 보내와"

9년 이상의 시간, 49억㎞의 여정. 뉴호라이즌스(Newhorizons) 호가 명왕성의 과학적 탐구의 길에 본격 나선다.

8일(현지 시간) 이른 아침. 미국 항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스 호 연구팀에 반가운 소식이 전해졌다. 그 어느 때보다 선명한 명왕성의 이미지가 도착한 것이다. 뉴호라이즌스 호에 탑재돼 있는 망원카메라인 로리(LORRI)가 촬영한 사진이었다. 이때 뉴호라이즌스 호는 명왕성으로부터 800만㎞ 떨어져 있었다.

지난 4일 뉴호라이즌스 호는 연락두절 된 적이 있다. 비상 복구팀에 의해 메인 컴퓨터 등이 제 기능을 찾았다. 복구된 이후 처음으로 전송해 온 이미지였다. 뉴호라이즌스 호가 연락두절의 극한 상황을 이겨내고 정상 가동되고 있음을 확인시켜 주는 순간이기도 했다.

이번 사진을 분석한 결과 명왕성은 세 개의 넓고 밝은 지역이 있는 것으로 나타났다. 이중 가장 눈에 띄는 곳은 적도 부근의 이른바 '고래(the whale)'과 맞닿아 있는 밝은 지역이었다.

제프 무어 나사 박사는 "오는 14일 뉴호라이즌스 호가 명왕성에 가장 가깝게 다가서면 지금 보는 이미지보다 500배 정도 선명한 사진을 관찰할 수 있을 것"이라며 "뉴호라이즌스 호가 믿을 수 없을 만큼 임무를 잘 수행하고 있다"고 설명했다.

☆명왕성과 그 위성 카론
=https://www.youtube.com/watch?v=6Wsd2kagfFw

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우리나라 시간: 2015년 7월8일 오후 6시00분, 명왕성까지 6일 2시간 49분.

▲명왕성 적도부근에 밝고 어두운 지역이 형성돼 있다.[사진제공=NASA]

#3 명왕성 적도 부근의 '고래' 모습은 무엇?

명왕성 적도 부근을 따라 길게 이어져 있는 어두운 부분과 밝은 부분은 과연 무엇일까. 미국 항공우주국(NASA)은 8일(현지 시간) 뉴호라이즌스 호에 탑재돼 있는 망원카메라인 로리(LORRI)가 촬영한 것과 랄프(Ralph)로부터 얻은 저해상도 컬러 데이터를 결합한 결과를 공개했다.

이를 통해 과학자들은 명왕성의 밝고 어두운 구조를 사전에 학습할 수 있게 됐다. 오는 14일 뉴호라이즌스 호가 명왕성에 접근하면 보다 자세한 데이터를 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

명암이 뚜렷하게 구별되면서 끝없이 나아가는 적도 부근의 특이한 현상을 두고 나사 측은 비공식적으로 '고래(the whale)'라고 이름 붙였다. '고래'는 적도 부근을 따라 왼쪽과 오른쪽으로 펼쳐져 있다. 오른쪽으로는 '고래의 머리'격에 해당되는 밝은 부분이 보인다. 밝게 빛나는 지역은 서리가 있을 것으로 분석됐다. 얼어붙은 메탄, 질소, 일산화탄소 등이 코팅 역할을 하면서 밝게 빛나는 것으로 해석됐다.

오른쪽으로 더 가다보면 네 개의 신비로운 어두운 점을 발견하게 된다. 각각의 점들은 지름이 수백㎞에 이른다. 아직 이 부분이 정확히 무엇인지는 밝혀내지 못하고 있다. 반면 '고래의 꼬리'에 해당되는 가장 왼쪽 부분은 도넛 모양을 닮았다. 지름이 350㎞ 정도 될 것으로 분석됐다.

명왕성의 적도 부근에 펼쳐져 있는 '고래'를 닮은 모습은 과연 무엇일까. 뉴호라이즌스 호가 풀어야 할 과제 중 하나가 됐다.

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우리나라 시간: 2015년 7월8일 오전 8시00분, 명왕성까지 6일 12시간 49분.

▲뉴호라이즌스 호가 오는 14일 명왕성에 가장 가깝게 접근한다.[사진제공=NASA]

#2 연락두절됐던 뉴호라이즌스 호

지난 4일(이하 현지 시간) 미국 항공우주국 뉴호라이즌스 호 팀에 비상이 걸렸다. 갑자기 뉴호라이즌스 호가 연락이 두절되고 안전모드로 전환됐기 때문이다. 다행히 메인 컴퓨터는 복구됐고 7일 현재 정상적으로 작동하고 있다. 현재 명령 과정이 순조롭게 업링크되고 있다. 예정대로 명왕성을 향해 순항 중이다.

지구와 뉴호라이즌스 호는 49억㎞ 정도 떨어져 있기 때문에 명령을 전달하고 받는 왕복 시간만 9시간이 걸린다. 연구팀이 분석한 결과 지난 4일 통신이 두절된 배경에는 메인 컴퓨터가 이 같은 시차에 대한 과부하가 걸렸기 때문으로 풀이했다.

짐 그린 나사 행성과학부장은 "통신두절이 해결돼 천만 다행"이라며 "명왕성까지 6일이 남은 만큼 끝까지 문제없이 성공하기 위해 노력할 것"이라고 말했다.

#1 약 10년을 기다린 이 사람…태양 물리학자 니콜라오스

▲뉴호라이즌스 호 개발에 참여했던 니콜라오스 박사.[사진제공=NASA]

태양물리학자인 니콜라오스(Nikolaos Paschalidis) 박사. 뉴호라이즌스 호가 명왕성에 다가서면서 가장 행복한 사람 중 한 명이다. 이전에 한 번도 시도되지 않았던 왜소행성의 대기권에 대한 비밀을 벗겨내기 위한 관련 기술을 만들어냈기 때문이다.

뉴호라이즌스 호 임무에 투입됐을 때 니콜라오스 박사는 명왕성 에너지 입자 분광계인 펩시(PEPSSI)에 필요한 집적회로 등을 개발했다. 뉴호라이즌스 호에 탑재돼 있는 7개 과학 장비 중 하나인 펩시는 명왕성에서 빠져나오는 질소와 일산화물 등을 측정할 수 있다. 이를 통해 명왕성 대기권이 어떻게 구성돼 있는지 태양풍과 어떤 상호 반응을 하는지 관찰할 수 있다.

뉴호라이즌스 호가 목성을 통과했을 때를 떠올리면서 니콜라오스 박사는 "당시 펩시가 아주 뛰어난 데이터를 모았다"고 설명했다. 그는 "우주과학은 앞으로 과학과 기술의 결합으로 진화할 것"이라며 "과학과 기술의 융합으로 새로운 시스템이 만들어질 것이고 이를 통해 또 다른 우주 탐험 시대가 열릴 것"이라고 내다봤다.

니콜라오스 박사는 "뉴호라이즌스 호를 개발함으로써 아주 작고 낮은 에너지를 사용하면서도 효율성이 뛰어난 장비의 혁신이 가능했다"며 "명왕성에 대한 탐험이 기대되고 있다"고 말했다.