[명왕성을 만나다]"오늘 밤, 명왕성으로 초대합니다"

명왕성의 오랜 기다림…뉴호라이즌스 호의 긴 여정

▲명왕성 남극에서 위성인 카론이 떠오르는 장면을 추정한 이미지.[사진제공=JHUAPL / SwRI]

[아시아경제 정종오 기자] 우리나라 시간으로 14일 오후 8시50분 뉴호라이즌스(Newhorizons) 호가 명왕성에 가장 가깝게 접근합니다. 1만2500㎞까지 다가섭니다. 명왕성과 뉴호라이즌스 호의 위대한 만남이 예정돼 있습니다. 뉴호라이즌스 호의 그동안 비행과 앞으로 어떤 과정이 남아있는지 정리해 보겠습니다.

◆뉴호라이즌스 호의 위대한 탐험=가장 멀리, 가장 빠르게. 뉴호라이즌스 호는 '제3지대'로 부르는 명왕성과 카이퍼벨트에 처음으로 도착하는 탐사선입니다. 뉴호라이즌스 호는 색다른 탐사선이죠. 가장 멀리가고, 가장 빠릅니다. 뉴호라이즌스 호는 2006년 1월 발사됐습니다. 총 3463일을 날았습니다.약 50억㎞를 여행한 기록을 세웠습니다. 시속 약 5만㎞의 속도로 비행 중입니다.

태양과 지구의 거리는 1억5000만㎞로 이를 1AU라고 부릅니다. 현재 지구와 뉴호라이즌스 호 간 거리는 약 50억㎞이기 때문에 33AU 정도됩니다. 이 때문에 명령을 전달하는데 만 4시간 반이 걸리고 왕복은 9시간 이상이 필요합니다. 잘못된 명령이 전달되면 뉴호라이즌스 호는 치명적 결과를 낳을 수도 있습니다.

우리나라 시간으로 14일 오후 8시50분 뉴호라이즌스 호가 1만2500㎞에서 명왕성을 촬영한다면 사진이 지구에 도착하는 시간은 15일 새벽 1시20분이 될 것으로 보입니다.

▲뉴호라이즌스 호.[사진제공=NASA]

지난 4일 명령 전달에 과부하가 걸리면서 한때 뉴호라이즌스 호와 통신이 단절된 적도 있습니다. 뉴호라이즌스 호 팀에 가장 긴장감이 컸던 시기였죠. 다행히 약 1시간 뒤에 정상화됐고 이때 뉴호라이즌스 호는 안전모드에 들어가 비상상태에 대비했습니다.

뉴호라이즌스 호에는 총 7개의 과학 장비가 탑재돼 있습니다. 가시광선과 적외선 이미지 분광계인 랠프(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) 등도 실려 있죠.

뉴호라이즌스 호의 탐사 목적은 명왕성과 그 너머 카이퍼 벨트에 있습니다. 명왕성의 대기권은 무엇으로 구성돼 있고, 어떻게 기능하는지, 나아가 지표는 어떻게 생겼는지, 태양풍으로 뿜어져 나오는 입자들은 명왕성 대기와 어떤 상호작용을 하는지 등을 파악하게 되는 것이죠.

▲11일 촬영된 명왕성과 카론(왼쪽).[사진제공=NASA]

◆명왕성의 위대한 마중=뉴호라이즌스 호가 오늘 밤 명왕성을 찾아가고 있다면 명왕성은 46억 년 동안 뉴호라이즌스 호를 기다리고 있었던 셈입니다. 그동안 뉴호라이즌스 호가 보내온 데이터를 분석한 결과 명왕성은 '붉은 갈색'인 것으로 나타났습니다. 화성과 비슷하면서 다르죠. 화성은 산화철 때문에 붉게 보이는 것이고 명왕성은 탄화수소 때문인데 명왕성의 대기와 지표면이 태양의 자외선 빛과 상호작용하면서 일어나는 현상이라고 나사 측은 설명했습니다.

반면 명왕성을 공전하고 있는 가장 큰 위성인 카론은 회색빛으로 보입니다. 지난 6월29일 촬영된 명왕성과 카론의 모습에서 확인할 수 있었죠. 알란 스턴 뉴호라이즌스 호 책임 연구원은 "명왕성과 카론의 모습을 실제 컬러로 볼 수 있는 시대가 열렸다"며 "낮은 화질임에도 불구하고 명왕성과 카론의 색깔 구분이 가능하다"고 설명했습니다. 카론이 명왕성을 공전하는 동안 명왕성도 중력에 의해 요동치고 있는 것으로 확인됐습니다. 덩치가 큰 카론이 명왕성에 미치는 중력이 작지 않음을 보여줍니다.

카론을 제외한 명왕성의 희미한 위성들도 하나씩 베일을 벗고 있습니다. 뉴호라이즌스 호가 명왕성의 제 4, 5호 위성인 케르베로스와 스틱스를 촬영하는데 성공했습니다. 명왕성을 탐험하면서 2013년 7월 명왕성의 가장 큰 위성인 카론을 찍었고 이어 2014년 7월과 2015년 1월에는 히드라와 닉스 등 명왕성의 제 2, 3호의 위성을 관찰한 바 있죠.

위성의 위치를 파악하는 것은 뉴호라이즌스 호 안전에도 아주 중요합니다. 명왕성의 위성에 대한 궤도와 데이터를 파악함으로써 혹시 있을 수 있는 충돌 위험에서 벗어날 수 있기 때문입니다. 명왕성의 제 4, 5,호 위성인 케르베로스와 스틱스는 각각 2011년과 2012년 발견됐습니다. 스틱스는 20일 주기로 명왕성을 돌고 있고 카론과 닉스 사이에서 공전하고 있습니다. 지름은 약 7~21㎞ 정도인 것으로 추정됩니다. 케르베로스는 닉스와 히드라 사이에 있으며 공전주기는 약 32일이고 크기는 10~30㎞에 이릅니다.

▲명왕성 위성.[사진제공=NASA]

◆명왕성 타임=명왕성은 태양으로부터 워낙 멀리 떨어져 있기 때문에 태양 빛이 도달하는데 한계가 있습니다. 그렇다고 빛이 전혀 없는 것은 아닙니다. 나사 측은 "명왕성은 지구와 비교해 보면 햇빛이 덜 닿는 것이 사실이고 또 어두운 곳도 맞다"라며 "그렇다고 늘 어둠에 싸여 있는 것은 아니다"고 설명했습니다.

지구에서 새벽이나 먼지 낀 날이 명왕성의 정오와 비슷한 이미지를 연출한다고 분석했습니다. 지구에 햇볕이 가장 적게 드는 날이 명왕성에서는 햇볕이 가장 많이 드는 정오와 비슷하다는 것이죠. 나사는 이를 두고 '명왕성 타임'이라고 지칭했습니다.

나사의 짐 그린 행성과학부 박사는 "뉴호라이즌스 호가 명왕성에 가까이 다가서면서 명왕성 표면의 다양한 모습을 해석할 수 있을 것"이라고 기대감을 나타냈습니다. 인류는 지금 우주 탐험의 새로운 시대를 열어젖히고 있습니다. '명왕성 타임'이 인류에게 점점 다가오고 있는 중입니다.