[과학을 읽다]인류의 태양계 탐험…어디까지 왔나

명왕성 민낯 보고, 목성 비밀 캐다

▲지난 10일 주노캠이 촬영한 목성과 위성.[사진제공=NASA]

[아시아경제 정종오 기자] 7월은 우주 탐사의 계절입니다. 주목할 만한 탐사선이 모두 7월에 목표지점에 도착했습니다. 토성 탐사선인 카시니(Cassini) 호는 2004년 7월1일 토성궤도에 진입했습니다. 동토의 땅, 명왕성에 뉴호라이즌스(Newhorizons) 호가 가장 가깝게 접근한 시간은 2015년 7월14일이었습니다. 이어 올해 주노(Juno) 탐사선이 목성궤도에 지난 4일(현지 시간) 안전하게 진입했습니다. 목성과 토성, 명왕성에 보낸 탐사선이 모두 7월에 '큰 일'을 해냈습니다. '7월의 카운트다운'이라고 표현해도 틀린 말은 아닙니다.

미국항공우주국(NASA)은 왜 7월에 탐사선의 도착을 집중시킬까요? 이는 미국 독립기념일(Independence Day)인 7월4일과 무관하지 않습니다. 인류의 이정표를 세우는 일이기 때문에 가능한 7월4일에 맞추는 상징성을 띄고 있는 것이죠. 2006년 미국의 우주왕복선 디스커버리호도 7월4일에 발사됐습니다. 문홍규 한국천문연구원 박사는 "미국의 경우 우주개발 등 기념할 만한 이벤트는 언제나 독립기념일과 관련이 있다"며 "우리나라도 앞으로 우주개발과 관련해 발사체를 쏘아 올릴 텐데 상징적 날짜를 정해 그 의미를 주는 것도 생각해 볼만하다"고 말했습니다.

인류는 아주 오래전부터 하늘을 올려다보며 우주를 연구했습니다. 처음엔 맨눈으로, 그 다음엔 망원경으로, 지금은 탐사선을 해당 연구 지점에 보내 직접 탐험하는 곳까지 이르렀습니다. 나사 측은 "태양계를 탐험하기 위해 우리는 전 속력으로 항해하고 있다"고 설명합니다.

◆'2016년 8월의 클로즈업, 목성을 만나다'=주노 탐사선이 4일 목성궤도에 안전하게 진입하면서 인류는 목성에 대한 새로운 사실을 파악하게 됩니다. 목성은 태양계에서 가장 큰 행성입니다. 행성이 아니었다면 항성으로 대접할 만큼 덩치가 큽니다. 목성의 비밀을 파헤치면 태양계 생성의 첫 걸음이 어떻게 시작됐는지를 알 수 있을 것으로 기대됩니다. 주노 탐사선은 5일 목성궤도에 진입하면서 첫 번째 사진도 보내왔습니다.

지난 10일 주노 탐사선이 목성으로부터 약 430만㎞ 떨어진 지점에서 찍었습니다. 목성과 함께 위성들인 이오, 유로파, 가니메데 등도 함께 촬영됐습니다. 주노는 오는 8월27일 목성에 첫 번째로 근접 비행합니다. 약 5000㎞ 까지 접근이 가능합니다. 이때 촬영한 사진과 수집되는 데이터에 관심이 집중되고 있습니다. 목성의 구름을 뚫고 그 아래에 무엇이 있는지를 파악합니다. 남편(목성, Jupiter)의 비밀을 아내(주노)가 알아낼 수 있을지 관심의 대상입니다.

나사 측은 "우리는 태양계 시스템을 이해하기 위해 탐험을 계속할 것"이라며 "태양계 탐험의 목적은 우리가 어떻게 탄생했고 어디로 가고 있는지 우주에는 정말 우리밖에 없는지를 알기 위한 것"이라고 강조했습니다.
짐 그린 나사 행성과학부장은 "주노 탐사선은 우리 태양계를 연구하는데 있어 매우 특별하고 가장 최근의 사례"라며 "아직 우리는 탐험하지 못한 미지의 세계가 너무 많다"고 말했습니다.

▲토성 탐사선 카시니 호.[사진제공=NASA]

◆'2017년 클로즈업, 카시니호의 그랜드피날레'=카시니 호는 2004년부터 지금까지 토성 궤도를 돌면서 연구 작업을 계속하고 있습니다. 이미 생명이 다해야 하는데 꿋꿋이 버텨내고 있습니다. 내년에 '그랜드 피날레'에 돌입합니다. 이 기간 동안 카시니 호는 토성 외부 대기권과 고리 사이의 좁은 간극을 22번 정도 뛰어들 예정입니다.

이 같은 매우 흥미로운 공전세트를 통틀어 '그랜드 피날레'라 부릅니다. 이때 카니시 호는 새로운 시각과 깊이 있는 과학적 데이터를 지구로 보내올 것으로 기대됩니다. 토성에 근접하면서 촬영한 데이터를 보내온 뒤 카시니 호는 내년 9월 토성에 추락해 생을 마감할 예정에 있습니다. 카시니 호는 그동안 토성의 주요 위성 중 하나인 타이탄, 엔켈라두스의 모습을 찍어 지구로 전송해 왔습니다.

▲2018년 발사예정인 제임스웹우주망원경은 허블망원경의 역할을 대신한다.[사진제공=NASA]

◆'2018년의 클로즈업, 새로운 우주의 눈'=궤도 탐사선이 해당 행성의 '미시적 데이터'를 수집한다면 2018년 발사 예정인 제임스웹우주망원경은 '거시적 데이터'에 주목합니다. 제임스웹우주망원경은 허블우주망원경의 뒤를 잇는 차세대망원경입니다. 허블보다 7배 넓은 반사경을 자랑합니다. 더 넓은 우주 관찰이 가능한 것이죠. 제임스웹우주망원경은 거대 우주연구에 주목합니다. 물론 태양계 행성에 대한 연구 작업도 함께 수행합니다.

카시니, 주노, 뉴호라이즌스 호 등이 미시적으로 행성에 대한 데이터를 모읍니다. 제임스웹우주망원경이 거시적으로 자료를 수집해 이를 통합하면 신뢰도가 높은 데이터 생성이 가능한 것이죠. 주노가 목성과 위성들인 이오, 유로파, 가니메데 등을 연구할 때 제임스웹우주망원경도 공동보조를 맞출 수 있습니다. 나사 측은 "유로파에는 물이 존재할 것으로 믿고 있다"며 "주노와 제임스웹우주망원경의 협동 작전으로 이에 대한 보다 객관적 데이터를 수집할 수 있을 것"이라고 내다봤습니다.

▲파란 빛이 명왕성 대기권을 감싸고 있다.[사진제공=NASA]

◆'2019 클로즈업, 뉴호라이즌스 호의 도전'=뉴호라이즌스 호를 통해 우리는 명왕성의 실제 모습을 볼 수 있었습니다. 지난해 7월14일 뉴호라이즌스 호는 명왕성에 매우 가깝게 접근했습니다. 얼음산과 얼음 평원이 확인됐고 자신의 덩치와 비슷한 위성인 카론의 모습을 찍었습니다. 뉴호라이즌스 호는 명왕성 궤도에 안착하지 않고 카이퍼 벨트를 향해 또 다시 긴 여행을 떠났습니다. 다음 목표는 2019년 1월에 카이퍼 벨트에 있는 소행성 '2014 MU69'입니다. 카이퍼 벨트는 얼음으로 뒤덮여 있는 곳입니다. 태양계의 끝자락에 위치하고 있죠. 태양계 생성 초기 물질로 구성돼 있을 것으로 예상돼 관심이 집중되고 있습니다.

태양계 탐험은 여기에 머물지 않습니다. 최근 돈(Dawn) 탐사선은 왜소행성 세레스에 대한 새로운 사실을 밝혀내고 있습니다. 세레스의 밝은 지점에 대한 연구 결과입니다. 이곳에 10억년은 넘었을 것으로 추정되는 얼음이 있을 가능성이 제기됐습니다.

2020년에는 화성에 차세대 착륙 탐사선이 발사될 예정에 있습니다. 2030년 인류가 화성에 도착하기 이전에 세밀한 사전 작업을 하기 위한 목적입니다. 지구와 이웃 행성인 화성에는 나사의 탐사선이 가장 많은 있는 곳입니다. 궤도탐사선으로 화성정찰위성, 오디세이, 메이븐 등이 있고 착륙 탐사선으로 큐리오시티, 오퍼튜니티 등이 존재합니다. 우리는 어디에 서 있는지, 우리는 어디로 가고 있는지 태양계 탐험을 통해 답을 찾아가는 인류의 노력은 이어지고 있습니다.
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▲한국형발사체 상상도.[사진제공=한국항공우주연구원]

◆한국형발사체 연기된다

"기술적 문제인 만큼 보다 세밀한 검토 작업이 필요하다."

한국형발사체 사업에 차질이 빚어졌다. 2017년 한국형발사체 시험발사를 눈앞에 두고 있는 시점에서 발사가 어려울 것으로 예상된다. 조광래 한국항공우주연구원장은 "현재 엔진연소 불안정과 추진체 탱크(연료탱크) 오류 등 여러 가지 기술적 문제가 발생했다"며 "이 같은 상황을 종합적으로 판단해 우주개발진흥실무위원회에 현재의 상황을 보고했다"고 말했다. 최양희 미래부 장관이 위원장으로 있는 우주위원회에서 이 같은 보고를 중심으로 발사 연기 여부를 최종 결정한다. 엔지니어들이 직접 나서서 기술적 문제가 있다고 밝힌 만큼 연기가 불가피해 보인다.

기존에 예정된 일정을 보면 2017년 한국형발사체 시험발사를 하고 2019년 예비발사, 2020년 본 발사의 수순이었다. 이 과정이 정상적으로 이뤄지면 2020년 달 탐사에 나선다는 계획이었다. 한국형 발사체는 우리나라가 로켓 발사에서 독립한다는 의미를 담고 있다. 나로호 발사 당시 러시아와 협력하면서 여러 가지 어려운 상황이 많았다. 러시아 기술팀의 비협조와 설득 작업에 시간을 빼앗기는 경우가 많았다.

한국형 발사체 개발은 그동안 엔진 연소 시험, 추진체 탱크 제작 등 민관 합동으로 진행돼 왔다. 나로호를 통해 러시아의 우주기술을 습득하고 달 탐사와 관련해 미국 항공우주국(NASA)과 양해각서까지 체결했는데 기술 진보는 더딘 것으로 풀이된다.

한국형발사체 사업에만 들어간 예산은 2조 원이 넘는다. 이 모두 국민이 십시일반 낸 소중한 세금이다. 발사가 연기되면 관련 예산은 늘어날 수밖에 없다는 게 일반적 시각이다. 물론 계획된 날짜가 있다고 해서 완전하지도 않은 발사체를 무리하게 쏘아 올리는 것은 있을 수 없는 일이다.

조 원장은 "평가단과 항우원이 여러 가지 상황을 분석했을 때 기술적 문제에 대한 추가 연구가 필요하다는 의견을 제시한 것"이라며 "엔지니어들에게는 완전한 제품을 만드는 것이 무엇보다 중요하다"고 설명했다. 우리나라의 우주개발은 아직 걸음마 수준에 있음을 보여주고 있다.
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정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr