우리 태양계 중 행성 중 가장 신비롭게 보이는 토성은 아름다운 고리 뿐 아니라 수많은 위성을 거느린 '달부자' 로도 유명하다. 토성의 달 중 대표 스타는 타이탄(Titan)으로 태양계 내에서 가장 생명체가 존재할 가능성이 높은 곳으로 꼽힌다. 하얀 얼굴을 자랑하는 또다른 달 엔셀라두스(Enceladus) 역시 뜨거운 물과 수증기가 주기적으로 분출하는 온천을 가진 위성으로 인류의 주요 탐사목표 중 하나다. 그러나 두 위성은 토성의 달 중 극히 일부에 지나지 않는다. 현재까지 확인된 토성의 달은 모두 62개로 이중 53개만 공식적인 이름을 가지고 있어 이름을 외우는 것도 쉽지않다. 지난 10일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 토성탐사선 카시니호가 촬영한 토성의 달 에피메테우스(Epimetheus)를 사진으로 공개했다. 거대한 토성 고리를 배경으로 마치 우주에 뜬 돌덩이처럼 보이는 이 천체가 바로 에피메테우스다. 다른 토성의 위성처럼 그리스신화에서 이름을 따온 에피메테우스는 약 110km의 작은 크기로 울퉁불퉁한 모양에 표면은 얼음으로 덮혀있다. 토성과 약 15만 km 떨어져 있는 에피메테우스는 특히 형제 달 야누스(Janus)와 공전궤도를 공유하는 특징을 갖고있지만 흥미롭게도 서로 충돌하지는 않는다. 이같은 특징 때문에 전문가들은 과거 한몸이었던 위성이 운석과 충돌해 두개로 나눠진 것으로 추측하고 있다. 이번에 NASA가 공개한 이 사진은 지난 7월 26일 촬영됐으며 카시니호와 에피메테우스의 거리는 약 80만 km다.(픽셀당 5km) 사진=NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

- 현재 거대 안테나로 수신 21세기 후반, 아니 22세기의 미래에는 과연 인류가 달이나 화성에 진출해 있을까요? 이 질문에 대한 대답은 어렵습니다. 기술적인 어려움은 물론이고 막대한 비용이 들어가는 일이기 때문이죠. 하지만 인류가 진보를 거듭한다면 언젠가는 지구 이외에 장소에서도 삶을 꾸려나갈 가능성이 크다고 생각합니다. 그런데 지구와 우주 기지와의 통신 문제는 어떻게 해결할까요? 지금은 소수의 우주선과 로버들만 있으니 느린 통신 속도가 큰 문제가 되지는 않습니다. 솔직히 말하면 문제가 전혀 없는 건 아니지만, 아무튼 임무는 해낼 수 있습니다. 예를 들어 명왕성과 그 위성들의 놀라운 모습을 전송한 뉴호라이즌스 호의 경우 데이터 전송 속도가 초당 1-4 킬로비트(Kb)에 불과합니다. 물론 이런 느린 속도보다는 49억km 떨어진 지점에서 보내는 미약한 전파 신호를 수신할 수 있다는 사실이 더 놀라운 일입니다. 그리고 이런 속도로 꾸준히 데이터를 보내서 우리가 보는 사진들을 얻을 수 있다는 것도 놀랍습니다. 이런 일이 가능한 것은 나사의 딥 스페이스 네트워크(Deep Space Network·DSN) 덕분입니다. 미국뿐 아니라 세계 곳곳의 거대한 안테나들이 힘을 합쳐 뉴호라이즌스가 보낸 미약한 전파 신호를 수신합니다. 물론 지구에서 가까이 있으면 훨씬 빠른 속도로 통신할 수 있습니다. 대표적으로 지구 근처에 있는 통신 위성들이 그렇게 하고 있습니다. 하지만 화성 정도만 멀어져도 상당히 큰 안테나로 천천히 데이터를 수신할 수밖에 없는 형편이죠. 사실 이 문제는 전파를 이용한 통신이 가진 한계입니다. 무선 전파는 공간에서 넓게 퍼지면서 거리에 따라 신호의 강도가 떨어지게 됩니다. 레이저를 이용한 광통신은 이를 극복할 수 있는 매우 손쉬운 대안입니다. 먼 거리에서도 신호의 강도를 유지하기 쉬우며 상대적으로 대용량의 정보를 전송할 수 있습니다. 문제는 지구와 달 사이, 그리고 지구와 화성 사이 광섬유 케이블을 깔 수가 없다는 것이죠. 따라서 현재 연구되는 것은 직접 레이저를 우주 공간에 발사하는 것입니다. - 나사, 레이저 쏘는 FSO 추진 나사는 자유 공간 광학 통신 (Free-space optical communication·FSO)을 연구하고 있습니다. 쉽게 말해서 우주 공간에 레이저를 발사해서 광통신을 하는 것입니다. 지구의 경우 대기 입자는 물론 여러 장애물, 눈과 비 등 기상 조건에 따라 레이저가 제대로 통과하지 못할 가능성도 적지 않습니다. 하지만 우주 공간에는 희박한 입자 이외에는 특별히 레이저를 가로막는 물체가 없습니다. 물론 작은 먼지나 운석이 있지만, 이들의 밀도는 매우 낮아서 아주 드물게 통신 방해를 일으킬 수 있을 뿐입니다. 사실 이보다 더 큰 문제는 마지막 단계에서 지구 대기를 통과하는 것이죠. 2013년, 나사는 달 탐사선인 라디(Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer·LADEE)에 달-지구간 고속 레이저 통신을 테스트할 모듈인 LLCD (Lunar Laser Communication Demonstration)를 탑재해 테스트했습니다. LLCD는 잠시간이었지만 38만 5천km 떨어진 지점에서 다운로드 초당 622Mb, 업로드 초당 20Mb의 아주 빠른 속도를 보여줬습니다. 과거에는 상상할 수 없었던 속도죠. 통신 거리로 봤을 때 이는 광통신 역사상 가장 먼 거리 통신에 성공한 쾌거였습니다. 이후 나사는 2017년에 더 장시간의 레이저 통신을 테스트할 LCRD(Laser Communications Relay Demonstration)를 계획 중입니다. 안정적인 우주 광통신이 실현되기까지는 더 많은 시간이 필요하지만, 이 테스트에 성공한다면 비교적 가까운 미래에 초고속 우주 광통신이 실현될 가능성도 있습니다. - 유럽 우주국의 AIM 유럽 우주국과 나사는 협력을 통해서 소행성 탐사 및 소행성 궤도 변경 테스트를 진행할 예정입니다. 이 중 유럽 우주국이 담당한 AIM(Asteroid Impact Mission) 탐사선에는 지름 13.5cm에 무게 39.9kg의 비교적 대형 레이저 모듈이 탑재될 예정입니다. 이 레이저 모듈은 지금까지 누구도 시도한 적이 없는 거리에서 레이저 빔을 발사합니다. 지구에서 최대 7,500만km 떨어진 지점에서 지구를 향해 레이저를 발사하는 것이죠. 그렇다고 레이저에 맞을까 봐 걱정하실 이유는 없습니다. 이 레이저는 본래 살상력을 가질 만큼 강한 출력이 아닌 데다 지구에 올 때쯤이면 넓게 퍼지기 때문이죠. 레이저가 보통 빛이나 전파보다 직진성이 강해 퍼지는 정도가 약하긴 해도 이 정도 거리를 이동하면 어쩔 수 없이 어느 정도는 퍼지게 됩니다. 따라서 문제는 레이저로 인한 피해보다는 이 약한 신호를 감지하는 것입니다. 2020년쯤 테스트 될 이 실험이 성공할지는 아직 장담하기 어렵습니다. 유럽 우주국은 지구에서 감지될 미약한 신호를 수신할 수 있는 1m 지름의 특수한 리시버를 개발했습니다. 만약 이 테스트가 성공을 거둔다면 지구 – 화성 간 초고속 광통신이 가능할 수도 있으므로 그 결과가 주목됩니다. - 아직은 미래인 초고속 우주 광통신 가까운 미래에 성공 가능성이 큰 것은 지구 - 달 정도 거리에서 초고속 광통신입니다. 지구 - 화성 거리의 레이저 광통신은 사실 쉽지는 않습니다. 넓게 퍼져서 약해진 신호를 수신하는 문제는 물론 통신을 방해하는 장애물과 기상 상태 등 해결해야 할 다양한 문제가 있습니다. 앞으로 이를 극복하기 위해서 몇 개의 레이저를 동시에 이용하거나, 혹은 지구 대기 중으로 들어오기 전 지구 궤도에서 레이저 신호를 수신하는 방법 등이 있을 수 있습니다. 다만 이런저런 어려움이 있더라도 우주 광통신은 속도라는 큰 장점이 있으므로 앞으로 계속 연구될 분야입니다. 언젠가 인류의 후손들은 이 방식으로 대용량의 파일을 우주 저편에서 다운로드 받을지도 모르는 일입니다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

-"복잡한 작업 가능...2020년 화성탐사엔 안보내" 지난 3일(현지시간) 중국 상해에서 열린 중국 국제공업박람회에 마블코믹스의 유명 캐릭터이자 할리우드 대작인 ‘어밴져스’ 시리즈 등에 등장해 국내에도 잘 알려진 ‘아이언맨’과 꼭 닮은 로봇 한 대가 나타나 눈길을 끌었다. 로봇의 외양을 직접 보면 금색과 적색을 번갈아 사용한 색상배치가 아이언맨의 디자인을 강하게 연상시킨다. 더 나아가 가슴 한가운데에 위치한 원형 엠블럼은 아이언맨의 동력원이자 트레이드마크라고 할 수 있는 ‘아크 원자로’와 매우 흡사한 모습이다. 디자인 도용 논란이 우려스럽기까지 한 이 로봇은 놀랍게도 중국의 우주산업을 담당하고 있는 국유기업 ‘항천과기집단공사’(CASC)가 공개한 것이다. 해당 로봇의 이름은 ‘작은 하늘’ 이라는 의미를 지닌 ‘샤오티안’(Xiaotian)이다. CASC는 2020년 발사를 목표로 자체개발한 화성 탐사장비 및 궤도 선회 우주선 등과 함께 샤오티안을 공개한 것으로 알려졌다. 중국 국영 통신사인 신화사 보도에 따르면 이 로봇은 여러 종류의 복잡한 작업을 수행하고 혹독한 우주 환경에 적응할 수 있도록 설계됐다. 하지만 CASC는 샤오티안을 2020년경 이루어질 중국의 화성 탐사 임무에 포함시키지 않을 것으로 알려졌다. 대신 샤오티안은 달 표면, 우주정거장 등에서 활약할 수 있으며 그 외 무인 탐사에도 사용될 가능성이 있다. 또 다른 현지 언론인 온라인 매체 ‘관차’는 해당 로봇의 기능을 보다 상세히 다룬 기사를 내놓기도 했다. 그들에 따르면 이 로봇은 유연한 팔과 손을 가지고 있어 인간이 손으로 수행하는 작업은 전부 똑같이 수행할 수 있다. 이러한 작업에는 펜을 집는 단순한 것에서부터 전기장치 부품을 결합하는 복잡한 것까지 많은 동작이 포함된다고 이들은 전했다. 한편 일부 외신은 해당 로봇이 아이언맨과 유사한 색으로 도색된 것은 오로지 박람회 방문객들의 이목을 집중시키기 위한 수단에 불과하며, 시판될 경우 구매자 의향에 맞게 색을 입히게 될 것으로 내다보기도 했다. 사진=ⓒ웨이보, NASA, 게티이미지/멀티비츠 이미지 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

달은 지구에 가장 가까운 천체이다. 하지만 달이 품고 있는 놀라운 진실을 제대로 알고 있는 사람은 드물다. 매일 밤마다 하늘에서 보는 달 -그 놀라운 진실을 언제까지 외면할 것인가? ​10. 잘 가라, 달아~ 당신이 이 글을 읽고 있는 순간에도 달은 지구로부터 멀어지고 있다는 사실을 아는가? 달은 지구의 자전 에너지를 조금씩 훔쳐가 해마다 자신의 공전 궤도를 3.8cm씩 높여가고 있는 중이다. 즉, 매년 3.8cm씩 지구로부터 멀어져가고 있다는 뜻이다. 과학자들은 달이 처음 만들어졌을 때는 지구까지의 거리가 고작 2만2,530km밖에 안됐다고 한다. 하지만 지금은 평균 40만km, 최장 42만km까지 멀어졌다. 1년에 3.8cm이지만, 10억 년 동안 쌓이면 달까지 거리의 10분의 1인 3만8,000km가 된다. 그러면 무슨 일이 일어날는지 아무도 장담하지 못한다. 어쩌면 목성이 달을 끌어가버릴지도 모른다고 예측하는 천문학자들도 있다. 달이 지구를 떠나면 지구 생명체는 거의 멸종될 것으로 보고 있다. 지구축을 23.5도로 잡아주고 있던 존재가 사라지면 지구가 임의의 각도를 햇볕을 받게 됨으로써 남북극이 사라질 확률이 높아지며, 그러면 생물의 대량멸종이 뒤따를 것이기 때문이다. 9. 달도 행성인가? 지구의 달은 명왕성보다 크다. 그리고 얼추 지구 지름의 4분의 1은 된다. 그래서 어떤 과학자들은 달이 행성에 가깝다고 생각하기도 한다. 달이 위성이 아니라 지구-달 시스템을 이루는 쌍행성계라는 것이다. 명왕성과 그 위성 카론을 쌍행성계로 보는 일부의 시각과 같은 것이다. 명왕성과 카론은 서로의 질량 중심을 공전하는데, 둘 사이에 다리를 놓아도 될 만큼 중력으로 단단히 묶여 있는 나머지 서로 한쪽 얼굴만을 보며 윤무를 추듯이 돌고 있다. ​ 8. 지구의 '달'은 하나뿐일까? 달은 지구의 유일한 자연위성이다. 사실일까? 그렇지 않을지도 모른다는 설이 고개를 들고 있다. 1997년, 영국의 아마추어 천문가 던컨 월드런이 발견한 크뤼트네(3753 Cruithne)가 지구의 두번째 달이 될 가능성이 있다는 설이다. 지름 5km의 소행성 크뤼트네의 궤도는 달과는 달리 지구를 중심으로 말굽 모양처럼 구부러져 있다. 지구와 궤도 공명을 하는 때문인데, 이런 이유로 지구의 2번째 위성이라고도 하지만, 지구 주변을 공전하지 않고 주변 천체의 영향을 쉽게 받기 때문에 엄밀히 말하면 위성이라고 볼 수 없다. 그래서 크뤼트네는 준위성이라 불린다. 크뤼트네의 궤도는 심하게 찌그러진 타원을 그리는데, 금성 궤도와 화성 궤도에까지 걸쳐져 있으며, 1994년부터 2015년까지 매년 11월 지구에 접근한다. 공전 주기의 변동에 따라 지구에 가장 가까이 근접할 때의 거리는 1천 2백만km이며, 2058년 화성에 1천 360만km까지 접근한다. 하지만 과학자들이 시뮬레이터를 이용해 검토해본 결과, 다행히도 크뤼트네의 궤도면이 행성의 공전궤도면과 많이 어긋나 있어 충돌 가능성이 극히 낮은 것으로 나왔다. 크뤼트네가 지구와 가장 가까워지는 것은 2,750년 후이다. 어쨌든 제2의 달 크뤼트네가 우리에게 알려주는 것은 이 태양계가 영원하지 않다는 사실이다. 그 속에 사는 우리 역시 마찬가지다. ​ 7. 달에도 지진이 있다 아폴로 우주인들이 달에 내렸을 때 가지고 간 물건 중 하나는 지진계였다. 달 표면에 지진계를 설치했을 때, 그들은 게기판에 진동이 기록되는 걸 지켜볼 수 있었다. 달의 지진, 곧 월진(月震)이었다. 달은 우리가 예상했던 것과는 달리 완전히 죽은 천체가 아니었던 것이다. 미약한 월진은 지표 아래 몇 킬로미터 지점에서 발생하고 있었는데, 그 원인은 지구의 인력 때문으로 생각된다. 지표가 그 영향으로 미세하게나마 갈라지고 가스가 분출되는 경우도 있었다. 과학자들은 달 역시 지구처럼 핵을 가지고 있으며, 그것이 부분적으로 액체 상태일 수도 있다고 추정한다. 1999년 미국 항공우주국(NASA)의 무인 달탐사선이 보내온 자료에 의하면, 달의 핵은 아주 작으며, 달 전체 질량의 2~4% 정도일 것으로 나타났다. 지구 핵이 지구 전체 질량의 30%를 차지하는 것에 비하면 아주 작은 핵인 셈이다. 6. 달은 '짱구'다 달은 완전한 구형은 아니다. 달걀처럼 약간 짱구 모양이다. 당신이 보는 달의 면은 약간 돌출한 뾰족한 부분이다. 달의 무게 중심은 정확히 중심에 있지 않고 2km쯤 지구 쪽으로 앉아 있다. 말하자면, 지구 쪽으로 무게 중심이 있는 셈인데, 달이 한쪽 면만을 지구에 보이며 공전하는 바람에 생긴 기형이라고 할 수 있다. 무거운 달의 성분이 지구 쪽으로 몰린 탓이다. 이것이 달의 앞면과 뒷면의 생김새가 판이한 까닭이기도 하다. 5. 달이 만드는 밀물과 썰물 ​​ 지구 바다의 밀물과 썰물의 거의 달의 영향으로 일어나는 것이다. 해의 영향은 달에 비해 아주 작다. 최대인 때와 최저인 때. 달과 태양이 일직선상에 있을 때(삭이나 망의 위치)는 기조력이 커져서 바닷물이 많이 빠져 나가고 많이 밀려 들어와 그 차이가 매우 크다. 그리고, 달이 29.5일마다 지구를 한 바퀴 도는 궤도는 완전한 원이 아닌 타원이다. 따라서 달이 지구와 가장 가까운 근지점에 왔을 때 태양과 일직선상에 놓이면 인력이 가장 세어져서 사리가 된다. 사리에서 일주일 정도 지나면(상현이나 하현 위치) 달과 태양의 기조력이 서로 분산되어 간만의 차는 별로 나타나지 않게 되는데 이때를 조금이라 한다. 이 같은 조석 간만 현상에는 흥미로운 사실 하나가 숨어 있는데, 바닷물이 움직일 때 물과 해저 바닥의 마찰이 지구의 자전 에너지를 조금씩 약화시킨다는 사실이다. 100년에 1.5밀리초(1밀리초는 1천분의 1초) 정도로 자전속도가 느려진다고 한다. 지구의 자전력이 약해지면 그것이 달의 공전에 영향을 미쳐 달 궤도를 점점 멀어지게 한다. 그러니까 달이 지구로부터 점점 멀어져가는 이유는 바로 밀물-썰물에 그 원인이 있는 셈이다. ​4. 달은 '펀칭 백'이다 달을 펀칭 백 신세로 만든 것은 소행성 같은 우주 암석들이다. 달 표면에 무수히 있는 크레이터들이 바로 얻어터진 증거이다. 달에는 화산작용도 없고, 공기와 물이 없어 침식작용이 일어나지 않기 때문에 그 크레이터들의 수명은 달과 함께 할 것이다. 우주 암석들에게 집중적으로 얻어맞은 기간은 38억년에서 41억년 전이다. 3. 아폴로의 '달 나무' ​1971년 1월 31일 발사된 유인우주선 아폴로 14호에 실려 달에 갔다가 돌아온 나무씨앗을 심어 자란 것들을 `달 나무(moon trees)'라고 명명했다. 당시 아폴로 14호의 사령선 조종사로 탑승했던 스튜어트 루사는 과거 자신이 삼림소방대원으로 근무했던 미 산림국을 기리기 위해 소합향, 삼나무, 소나무, 미송나무 등 500여 종의 나무씨앗을 작은 깡통 속에 싣고 달에 갔다가 돌아왔다. 이후 미 산림국은 달에 갔다 돌아온 씨앗들을 비롯, 이와 똑같은 수종의 다른 씨앗들을 숲속에 심어 생장과정을 비교했고, 현재까지도 450여 그루의 달 나무들이 무럭무럭 자라고 있다. 2. 궤도에 꽉 묶인 달 달이 보여주는 가장 독특한 현상의 하나는 지구 쪽으로 언제나 한 면만을 보여준다는 사실일 것이다. 지구에 사는 우리는 달의 뒷면을 결코 볼 수가 없다. 오래 전에 지구의 인력은 달의 자전 속도를 늦추어 마침내 공전 주기와 똑같이 만들어버렸다. 그래서 지구와 달은 서로 마주 보고 윤무를 추는 꼴이 되고 말았다. 이러한 현상은 다른 행성들에서도 쉽게 볼 수 있다. 인류가 달의 뒷면을 최초로 볼 수 있었던 것은 1959년 소련의 루나 2호가 달의 뒷면을 돌면서 찍은 사진을 전송했을 때였다. 그후 루나 2호는 달에 추락하여 고철 덩어리가 됐지만. 달의 변화무상한 위상변화는 해와 달, 지구의 상대적인 위치 변화에서 비롯되는 것이다. 단, 월출 시간에 달이 하늘에 나타나는 지점과 달의 모양은 항상 일정하다. 보름달은 동쪽, 그믐달은 서쪽, 반달은 남쪽에서 나타난다. 한 가지 더. 달이 반달일 때 어두운 부분이 희미하게나마 보이는데, 이는 지구의 빛을 받아서 그런 것이다. 그래서 지구조(地球照)라 한다. 이를 최초로 알아낸 사람은 레오나르도 다빈치이다. 1. 달은 어떻게 태어났나? 달의 탄생에 관해서는 그 동안 포획설, 분리설, 동시 탄생설 등등, 이설이 많았지만, 최근에는 '거대 충돌설'이 대세가 되었다. 45억년 전 태양계 초기에 화성만한 천체가 지구와 대충돌을 일으켜, 그때 우주로 탈출한 물질들이 뭉쳐져 지금의 달이 되었다는 학설이다. 달의 성분 분석 등 여러 가지 정황들이 이에 부합되어 지금은 거의 정설로 굳어졌다. ​이광식 통신원 joand999@naver.com

-당신이 알고 있는 그 '달'과는 너무 다른 달 달은 지구에 가장 가까운 천체이다. 하지만 달이 품고 있는 놀라운 진실을 제대로 알고 있는 사람은 드물다. 매일 밤마다 하늘에서 보는 달 -그 놀라운 진실을 언제까지 외면할 것인가? ​10. 잘 가라, 달아~ 당신이 이 글을 읽고 있는 순간에도 달은 지구로부터 멀어지고 있다는 사실을 아는가? 달은 지구의 자전 에너지를 조금씩 훔쳐가 해마다 자신의 공전 궤도를 3.8cm씩 높여가고 있는 중이다. 즉, 매년 3.8cm씩 지구로부터 멀어져가고 있다는 뜻이다. 과학자들은 달이 처음 만들어졌을 때는 지구까지의 거리가 고작 2만2,530km밖에 안됐다고 한다. 하지만 지금은 평균 40만km, 최장 42만km까지 멀어졌다. 1년에 3.8cm이지만, 10억 년 동안 쌓이면 달까지 거리의 10분의 1인 3만8,000km가 된다. 그러면 무슨 일이 일어날는지 아무도 장담하지 못한다. 어쩌면 목성이 달을 끌어가버릴지도 모른다고 예측하는 천문학자들도 있다. 달이 지구를 떠나면 지구 생명체는 거의 멸종될 것으로 보고 있다. 지구축을 23.5도로 잡아주고 있던 존재가 사라지면 지구가 임의의 각도를 햇볕을 받게 됨으로써 남북극이 사라질 확률이 높아지며, 그러면 생물의 대량멸종이 뒤따를 것이기 때문이다. 9. 달도 행성인가? 지구의 달은 명왕성보다 크다. 그리고 얼추 지구 지름의 4분의 1은 된다. 그래서 어떤 과학자들은 달이 행성에 가깝다고 생각하기도 한다. 달이 위성이 아니라 지구-달 시스템을 이루는 쌍행성계라는 것이다. 명왕성과 그 위성 카론을 쌍행성계로 보는 일부의 시각과 같은 것이다. 명왕성과 카론은 서로의 질량 중심을 공전하는데, 둘 사이에 다리를 놓아도 될 만큼 중력으로 단단히 묶여 있는 나머지 서로 한쪽 얼굴만을 보며 윤무를 추듯이 돌고 있다. ​ 8. 지구의 '달'은 하나뿐일까? 달은 지구의 유일한 자연위성이다. 사실일까? 그렇지 않을지도 모른다는 설이 고개를 들고 있다. 1997년, 영국의 아마추어 천문가 던컨 월드런이 발견한 크뤼트네(3753 Cruithne)가 지구의 두번째 달이 될 가능성이 있다는 설이다. 지름 5km의 소행성 크뤼트네의 궤도는 달과는 달리 지구를 중심으로 말굽 모양처럼 구부러져 있다. 지구와 궤도 공명을 하는 때문인데, 이런 이유로 지구의 2번째 위성이라고도 하지만, 지구 주변을 공전하지 않고 주변 천체의 영향을 쉽게 받기 때문에 엄밀히 말하면 위성이라고 볼 수 없다. 그래서 크뤼트네는 준위성이라 불린다. 크뤼트네의 궤도는 심하게 찌그러진 타원을 그리는데, 금성 궤도와 화성 궤도에까지 걸쳐져 있으며, 1994년부터 2015년까지 매년 11월 지구에 접근한다. 공전 주기의 변동에 따라 지구에 가장 가까이 근접할 때의 거리는 1천 2백만km이며, 2058년 화성에 1천 360만km까지 접근한다. 하지만 과학자들이 시뮬레이터를 이용해 검토해본 결과, 다행히도 크뤼트네의 궤도면이 행성의 공전궤도면과 많이 어긋나 있어 충돌 가능성이 극히 낮은 것으로 나왔다. 크뤼트네가 지구와 가장 가까워지는 것은 2,750년 후이다. 어쨌든 제2의 달 크뤼트네가 우리에게 알려주는 것은 이 태양계가 영원하지 않다는 사실이다. 그 속에 사는 우리 역시 마찬가지다. ​ 7. 달에도 지진이 있다 아폴로 우주인들이 달에 내렸을 때 가지고 간 물건 중 하나는 지진계였다. 달 표면에 지진계를 설치했을 때, 그들은 게기판에 진동이 기록되는 걸 지켜볼 수 있었다. 달의 지진, 곧 월진(月震)이었다. 달은 우리가 예상했던 것과는 달리 완전히 죽은 천체가 아니었던 것이다. 미약한 월진은 지표 아래 몇 킬로미터 지점에서 발생하고 있었는데, 그 원인은 지구의 인력 때문으로 생각된다. 지표가 그 영향으로 미세하게나마 갈라지고 가스가 분출되는 경우도 있었다. 과학자들은 달 역시 지구처럼 핵을 가지고 있으며, 그것이 부분적으로 액체 상태일 수도 있다고 추정한다. 1999년 미국 항공우주국(NASA)의 무인 달탐사선이 보내온 자료에 의하면, 달의 핵은 아주 작으며, 달 전체 질량의 2~4% 정도일 것으로 나타났다. 지구 핵이 지구 전체 질량의 30%를 차지하는 것에 비하면 아주 작은 핵인 셈이다. 6. 달은 '짱구'다 달은 완전한 구형은 아니다. 달걀처럼 약간 짱구 모양이다. 당신이 보는 달의 면은 약간 돌출한 뾰족한 부분이다. 달의 무게 중심은 정확히 중심에 있지 않고 2km쯤 지구 쪽으로 앉아 있다. 말하자면, 지구 쪽으로 무게 중심이 있는 셈인데, 달이 한쪽 면만을 지구에 보이며 공전하는 바람에 생긴 기형이라고 할 수 있다. 무거운 달의 성분이 지구 쪽으로 몰린 탓이다. 이것이 달의 앞면과 뒷면의 생김새가 판이한 까닭이기도 하다. 5. 달이 만드는 밀물과 썰물 ​​ 지구 바다의 밀물과 썰물의 거의 달의 영향으로 일어나는 것이다. 해의 영향은 달에 비해 아주 작다. 최대인 때와 최저인 때. 달과 태양이 일직선상에 있을 때(삭이나 망의 위치)는 기조력이 커져서 바닷물이 많이 빠져 나가고 많이 밀려 들어와 그 차이가 매우 크다. 그리고, 달이 29.5일마다 지구를 한 바퀴 도는 궤도는 완전한 원이 아닌 타원이다. 따라서 달이 지구와 가장 가까운 근지점에 왔을 때 태양과 일직선상에 놓이면 인력이 가장 세어져서 사리가 된다. 사리에서 일주일 정도 지나면(상현이나 하현 위치) 달과 태양의 기조력이 서로 분산되어 간만의 차는 별로 나타나지 않게 되는데 이때를 조금이라 한다. 이 같은 조석 간만 현상에는 흥미로운 사실 하나가 숨어 있는데, 바닷물이 움직일 때 물과 해저 바닥의 마찰이 지구의 자전 에너지를 조금씩 약화시킨다는 사실이다. 100년에 1.5밀리초(1밀리초는 1천분의 1초) 정도로 자전속도가 느려진다고 한다. 지구의 자전력이 약해지면 그것이 달의 공전에 영향을 미쳐 달 궤도를 점점 멀어지게 한다. 그러니까 달이 지구로부터 점점 멀어져가는 이유는 바로 밀물-썰물에 그 원인이 있는 셈이다. ​4. 달은 '펀칭 백'이다 달을 펀칭 백 신세로 만든 것은 소행성 같은 우주 암석들이다. 달 표면에 무수히 있는 크레이터들이 바로 얻어터진 증거이다. 달에는 화산작용도 없고, 공기와 물이 없어 침식작용이 일어나지 않기 때문에 그 크레이터들의 수명은 달과 함께 할 것이다. 우주 암석들에게 집중적으로 얻어맞은 기간은 38억년에서 41억년 전이다. 3. 아폴로의 '달 나무' ​1971년 1월 31일 발사된 유인우주선 아폴로 14호에 실려 달에 갔다가 돌아온 나무씨앗을 심어 자란 것들을 `달 나무(moon trees)'라고 명명했다. 당시 아폴로 14호의 사령선 조종사로 탑승했던 스튜어트 루사는 과거 자신이 삼림소방대원으로 근무했던 미 산림국을 기리기 위해 소합향, 삼나무, 소나무, 미송나무 등 500여 종의 나무씨앗을 작은 깡통 속에 싣고 달에 갔다가 돌아왔다. 이후 미 산림국은 달에 갔다 돌아온 씨앗들을 비롯, 이와 똑같은 수종의 다른 씨앗들을 숲속에 심어 생장과정을 비교했고, 현재까지도 450여 그루의 달 나무들이 무럭무럭 자라고 있다. 2. 궤도에 꽉 묶인 달 달이 보여주는 가장 독특한 현상의 하나는 지구 쪽으로 언제나 한 면만을 보여준다는 사실일 것이다. 지구에 사는 우리는 달의 뒷면을 결코 볼 수가 없다. 오래 전에 지구의 인력은 달의 자전 속도를 늦추어 마침내 공전 주기와 똑같이 만들어버렸다. 그래서 지구와 달은 서로 마주 보고 윤무를 추는 꼴이 되고 말았다. 이러한 현상은 다른 행성들에서도 쉽게 볼 수 있다. 인류가 달의 뒷면을 최초로 볼 수 있었던 것은 1959년 소련의 루나 2호가 달의 뒷면을 돌면서 찍은 사진을 전송했을 때였다. 그후 루나 2호는 달에 추락하여 고철 덩어리가 됐지만. 달의 변화무상한 위상변화는 해와 달, 지구의 상대적인 위치 변화에서 비롯되는 것이다. 단, 월출 시간에 달이 하늘에 나타나는 지점과 달의 모양은 항상 일정하다. 보름달은 동쪽, 그믐달은 서쪽, 반달은 남쪽에서 나타난다. 한 가지 더. 달이 반달일 때 어두운 부분이 희미하게나마 보이는데, 이는 지구의 빛을 받아서 그런 것이다. 그래서 지구조(地球照)라 한다. 이를 최초로 알아낸 사람은 레오나르도 다빈치이다. 1. 달은 어떻게 태어났나? 달의 탄생에 관해서는 그 동안 포획설, 분리설, 동시 탄생설 등등, 이설이 많았지만, 최근에는 '거대 충돌설'이 대세가 되었다. 45억년 전 태양계 초기에 화성만한 천체가 지구와 대충돌을 일으켜, 그때 우주로 탈출한 물질들이 뭉쳐져 지금의 달이 되었다는 학설이다. 달의 성분 분석 등 여러 가지 정황들이 이에 부합되어 지금은 거의 정설로 굳어졌다. ​이광식 통신원 joand999@naver.com

영화 마션에서 주인공 마크 와트니(맷 데이먼)는 살기 위해 화성에서 농사를 짓게 된다. 척박한 화성의 토양이지만, 지성이라면 감천이라고 영화에서는 감자 재배 자체는 가능했다. 그런데 과연 정말로 가능할까? 여기에 대해서 과학자들은 다양한 의견을 제시하고 있다. 콜로라도 주립 대학의 토양 미생물학자인 마리 스톰버거는 화성의 흙에 배설물을 섞는 방법으로는 지구의 토양을 완전히 재현할 수 없다고 지적했다. 더구나 배설물 속의 미생물이 화성의 환경에서 살아남을 수 있을지도 미지수라고 언급했다. 화성이 흙은 사실 지구의 토양과는 다르다. 화성에 있는 것은 고운 모래 같은 입자로 여기에는 유기물이나 수분은 거의 포함되어 있지 않다. 물론 식물이 자라는 데 필요한 필수 영양소와 미생물 역시 아예 없거나 부족하다. 따라서 영화에서와 같은 방법을 써서 작물을 재배할 수 있을지는 장담할 수 없다. 하지만 그렇다고 화성에서 식물재배가 불가능한 것으로 결론이 난 건 아니다. 오히려 그 반대로 NASA는 물론 여러 연구 기관에서 화성에서 식물을 재배할 방법을 연구하고 있다. 인류가 지구를 떠나 우주로 정착하는 데 필요한 일이기 때문이다. 1 단계: 지구 궤도에서 식물 재배 이미 지구 주변의 가까운 우주 공간에서의 식물재배는 성공한 상태이다. 가장 최근에 성공 사례는 바로 국제 유인 우주정거장(ISS)에 보낸 베지(Veggie)가 그것으로 적 로메인 상추를 재배해서 시식까지 했다. 최소한 중력이 거의 없는 상태에서도 식물 재배는 별로 어렵지 않다. 물론 해로운 자외선을 비롯한 방사선 때문에 햇빛으로 재배하는 대신 인공광 식물 재배 시스템을 사용하지만, 키우는 건 문제없다. 그러면 화성에서도 문제없지 않을까 생각할 수 있지만, 사실 그렇지가 않은 게 ISS에서도 우리는 지구 자기장의 보호를 받고 있기 때문이다. 태양과 우주의 다른 곳에서 날아오는 강력한 방사선은 지구의 자기장과 두꺼운 대기에 의해 상당 부분 차단된다. 따라서 이것만으로는 우주 공간에서 식물 재배가 성공할 것이라고 장담하긴 이르다. 2 단계: 달에서 식물 재배 화성에서 식물 재배가 가능한지 확인하는 가장 좋은 방법은 바로 화성으로 식물재배 모듈을 발사해서 테스트해 보는 것이다. 그러나 비용문제는 말할 것도 없고 결과를 확인하는 데 시간이 오래 걸린다. 만에 하나라도 화성에 지구 미생물이 퍼질 위험성도 있다. 더 안전한 대안은 화성보다 가까운 위치에서 테스트를 해보는 것이다. 달 식물 착륙선(Lunar Plant Lander)은 작은 착륙선 안에 인공광 식물 재배 시스템을 탑재해 5일에서 10일 정도 먼저 테스트를 해보는 것이다. 현재까지 개발 중인 이 착륙선이 현실화된다면 미래 달 기지에서 식물 재배가 가능한지도 알 수 있을 것이다. 달의 낮은 중력과 강한 방사선 환경에서도 잘 자랄 수 있는 작물을 선별하는 작업도 같이할 수 있다. 이외에도 미생물을 작은 우주선에 탑재해 달 궤도보다 더 먼 지역까지 날려보내는 계획도 진행 중이다. 3 단계: 화성에서 미생물 키우기 NASA는 화성에서 바로 식용 작물을 키우는 작업보다 훨씬 쉽고 저렴한 대안을 검토 중이다. NASA의 2015년 혁신 진보 구상(NASA Innovative Advanced Concepts)에 따르면 NASA는 화성에서 광합성을 할 수 있는 가장 단순한 생명체인 시아노박테리아를 테스트하는 연구에 자금을 지원했다. 미생물 가운데는 도저히 생명체가 살 수 없을 것 같은 극한 환경에서도 살 수 있는 것들이 존재한다. 화성의 추운 기후와 낮은 중력, 그리고 높은 방사선 환경에서도 살아남는 미생물은 지구에도 존재한다. NASA의 계획은 미래 화성 탐사선에 이런 미생물을 보내는 것이다. 작은 밀폐 용기에 화성의 흙을 넣고 이들이 살아남는 과정을 보면 지구 미생물이 화성에서 살아남을 수 있는지 알 수 있다. 이 박테리아는 식용으로 사용할 수 없지만, 대신 광합성을 통해 산소를 만들 수 있으므로 미래 화성 유인 탐사에서 상당히 유용할 수 있다. 미생물 모듈 방식은 바로 식물 재배 모듈을 보내는 것보다 매우 저렴하며 기술적으로도 간단하다. 그러나 만약의 경우 지구 미생물이 어쩌면 있을지도 모르는 화성 생태계를 파괴할 우려가 있으므로 실행 여부는 매우 신중하게 결정될 것으로 보인다. 4 단계: 화성에서 식물 키우기 화성에서도 지구 생명체가 견딜 수 있다는 확신이 생기고 대형 모듈을 보낼 수 있는 수준의 기술력이 확보되면 궁극적으로는 식물 재배 모듈을 화성에 보내는 것이 NASA의 장기적 계획이다. 이 모듈은 인공광으로 식물을 재배할 수 있으며 외부와는 잘 격리되어 강한 방사선과 낮은 기온에서 식물을 보호할 수 있다. 물론 수경 재배 방식이기 때문에 화성의 흙에서도 식물이 잘 자랄지 걱정하지 않아도 된다. (한 가지 추가하면, 화성에 식민지를 건설하는 마스 원 계획에서도 화성 식물 재배 테스트가 제안된 적이 있다. 시드(seed) 프로젝트라고 불리는 이 계획은 이들의 첫 화성 착륙선에 있는 2kg에 불과한 작은 모듈 속에서 식물 재배를 실험하는 것이다. 그러나 현실적으로 기술력과 자금이 부족한 상태라서 2018년으로 계획했던 이 테스트는 현실적으로 가능성이 희박해 보인다) 다만 이 수준까지 발전하는 데는 상당한 시간이 필요할 것이다. 이런 모듈을 화성에 보내는 시기는 아마도 화성의 유인기지를 건설할 수 있을 정도의 미래일 것이다. 50년 후가 될지 100년 후가 될지 알 수 없지만, 언젠가 인류의 후손은 화성 재배 감자로 만든 감자튀김을 먹으면서 인류의 화성 탐사를 다룬 고전 영화를 볼지도 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지난 14일 박근혜 대통령은 1965년 아버지 박정희 대통령의 미국 항공우주국(NASA) 케네디 우주센터 방문 이래 50년 만에 NASA를 방문했다. 이는 본격적인 한·미 우주 협력의 시작을 알리는 중대한 의미가 있다. 국가 전략 과학기술의 대표적인 분야인 원자력과 우주 분야에서 협력이 이루어져 올해 봄 한·미 원자력 협정이 개정 후 타결됐으며, 이번 대통령의 방미에서 양국 정상은 우주 협력을 확대하기로 했다. 이는 한·미 간 전략적인 과학기술 협력의 큰 퍼즐이 맞추어진 것으로 볼 수 있다. 한국은 1990년대 중반부터 본격적인 우주 개발을 시작해 지구 관측용인 아리랑 다목적 위성과 천리안 정지궤도 위성을 올 3월 아리랑 3A호까지 한 번의 실패도 없이 개발에 성공했다. 또한 발사체는 러시아와 협력해 한국 최초의 발사체인 나로호를 2013년 1월 말 성공적으로 발사했다. 이렇듯 한국의 우주 개발이 성과를 내자 미국은 한국을 중요한 전략적 협력 대상국으로 고려하기 시작한 것으로 보인다. 이번 한·미 정상회담에서 조속히 한·미 우주협정을 체결하기로 했는데, 이 협정이 이루어지면 우주 협력은 크게 확대될 전망이다. 그러나 미국과의 우주 협력에는 유의해야 할 점들이 있다. 미국은 우주기술을 국가 전략기술로 정의해 외국과의 협력을 엄격하게 제한하고 통제하고 있다. NASA의 경우 기술과 자금을 교환하지 않는다는 원칙을 고수하고 있다. 이러한 미국과의 우주 협력을 위해 무엇보다 우리 스스로 기술 개발을 우선하는 것이 중요하다. 돈을 주고 도면과 소프트웨어를 사오는 것과 같은 협력은 불가능하다. 다만 양측의 필요에 의해 각자 기술과 돈으로 시스템을 개발한 후 합쳐서 전체 시스템을 만들거나 물물교환 방식으로 서비스를 교환하는 것만이 가능하다. 이러한 시스템의 결합과 서비스의 교환에서 우리는 간접적으로 미국의 우주기술과 경험을 얻을 수 있는 것이다. 또한 우주 협력은 상호 호혜적이어야 하므로 한국의 시설과 서비스도 미국에 제공할 수 있어야 한다. 한국은 국가 우주기술의 진일보를 위해 2016년부터 달 탐사를 시작하려고 한다. 한국은 20여년 동안 성공적으로 저궤도 지구 관측 위성을 개발해 선진국에 육박하는 기술력을 보유하고 있는데, 이를 통해 달 궤도선 개발에 필요한 기술의 70~80% 정도를 이미 확보하고 있다. 심우주항법과 대용량 추력기 같은 일부 기술은 아직 개발해 보지 않은 기술이지만 한국이 주도적으로 개발할 수 있다고 판단된다. 다만 개발 과정에서 NASA 심우주 지상국 시설의 사용과 항법 분야에서 일부 지원을 받으면 달 탐사를 더 효율적으로 진행할 수 있어 NASA와의 협력을 추진하고 있다. 한국의 달 탐사선에 NASA의 탑재체를 실어 주고 대신 NASA는 한국에 심우주항법을 지원하게 될 것이다. NASA가 한국과 달 탐사를 협력한다는 것은 미국이 한국의 우주개발 능력을 인정하는 것이며, 미국과의 우주 개발 협력은 앞으로 한국의 우주 개발에 큰 자극과 도움이 될 것이다. 미국은 2030년대 중반 유인 화성 탐사를 국가적 우주개발 목표로 설정해 추진하고 있다. 이미 오리온 유인 우주선의 개발을 마무리 중이고, 화성까지 우주선과 화물을 실어 나를 강력한 우주발사체 SLS 개발이 한창 진행되고 있다. 2000년대 국제우주정거장(ISS)에 이어 2030년대의 유인 화성 탐사는 인류의 우주 개발 자원이 총집결되는 범지구적인 우주 탐사 프로그램이 될 것이다. 국제우주정거장이 준비되던 1980~90년대에 한국은 우주 개발을 처음 시작한 단계여서 초대받지 못했지만 이번 유인 화성 탐사에는 미국으로부터 참여를 초대받을 것이 거의 확실하다. 우리도 국가 우주개발 중장기 계획 2040에 따라 2020년대에는 무인 달 탐사 능력을 보유하게 되고 2030년대에는 무인 화성 탐사 능력을 보유하게 되는데, 이렇게 되면 세계 7~8위권의 우주 탐사 능력을 갖추게 된다. 이를 바탕으로 미국과 유인 화성 탐사에 협력할 수 있을 것이다. 한·미 관계는 인류의 숙원인 유인 화성 탐사를 공동으로 수행하는 보다 전략적이고 차원 높은 관계로 발전하게 될 것이다.

한국시간으로 지난 7월 14일 오후 8시 49분 57초. 미 항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스호가 명왕성에 근접 통과한 후 ‘저승신’ 명왕성의 모습을 지구로 보내왔다. 그로부터 3개월이 흐른 지난 23일(이하 현지시간) NASA는 '케르베로스'(Kerberos)의 모습을 공개했다. 지난 20일에서야 다운로드 된 이 사진은 명왕성의 달 중 하나인 케르베로스의 희미한 모습을 담고있다. 기존 추측보다 더 작은 크기로 확인된 케르베로스는 두개의 천체가 붙어있는 특이한 형태로 각각의 크기는 지름 8km와 5km다. 뉴호라이즌스 프로젝트 할 위버 연구원은 "케르베로스는 생각보다 작고 더 반사율이 좋은 달" 이라면서 "표면은 명왕성의 다른 작은 달들과 비슷한 형태로 맑은 얼음이 코팅돼 있을 것" 이라고 설명했다. 　 지금은 ‘134340 플루토’(134340 Pluto) 라는 정식 이름을 가진 명왕성은 총 5개의 달을 가지고 있다. 각각의 이름은 카론(Charon), 케르베로스, 스틱스(Styx), 닉스(Nix), 히드라(Hydra)로 모두 그리스 신화에 나오는 저승과 관련있다. 이중 케르베로스는 '지옥의 파수꾼개'로 서로 맞돌고 있는 명왕성과 카론의 주위를 세번째로 공전하고 있다. 특히 이번 사진 공개로 이른바 명왕성의 '가족사진'도 완성됐다. NASA 측이 가공한 이 사진을 보면 각 달의 크기와 모양이 한 눈에 들어온다. NASA 측이 명왕성과 주위 달 사진을 야금야금 공개하는 속사정은 있다. 바로 명왕성과의 먼거리와 데이터 전송 속도 때문이다. 뉴호라이즌스호는 지구까지 작은 용량의 사진 한장 보내는데도 최소 4시간 이상이 걸린다. 이는 탐사선이 56억 7000만㎞나 떨어져 있기 때문으로 LTE 전송속도 보다도 10만 배나 느리다는 것이 NASA의 설명. 결과적으로 NASA는 지난 7월 뉴호라이즌스호가 촬영한 데이터를 1년 이상은 지나야 다 받아볼 수 있다. 뉴호라이즌스 프로젝트 수석 연구원 알란 스턴 박사는 “탐사선이 촬영한 이미지 데이터의 95%는 아직도 우주를 항해 중” 이라고 밝혔다. 한편 3462일간 시속 5만 km 속도로 날아가 명왕성을 탐사한 뉴호라이즌스호는 현재 두번째 행성지를 향해 가고 있다. 목표지는 명왕성으로부터 16억 km 떨어진 카이퍼 벨트에 있는 ‘2014 MU69’라는 이름의 소행성이다. 해왕성 궤도 바깥의 카이퍼 벨트는 황도면 부근에 천체가 도넛 모양으로 밀집한 영역으로, 약 30~50AU(1AU는 지구-태양 간 거리)에 걸쳐 분포하는데, 단주기 혜성의 고향으로 알려져 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

라그랑주 점이란 한마디로 서로 중력으로 묶여 운동하는 천체들 간의 중력이 균형을 이루어 중력이 0이 되는 지점을 일컫는다. 예컨대, 태양-지구 체제의 라그랑주 점은 태양과 지구를 잇는 직선상의 3점과, 또 두 천체와 정삼각형을 이루는 2점에서 중력이 0이 된다. 라그랑주 점은 18세기 프랑스 수학자 조제프루이 라그랑주가 삼체문제를 풀다가 발견했다. 라그랑주는 세 물체 가운데 하나가 다른 두 물체보다 매우 가벼울 때, 이 가벼운 물체가 어떤 궤도를 지니는지 계산하였고, 이를 통해 특정한 점에서는 이 가벼운 제3의 물체가 다른 두 물체에 대하여 상대적으로 정지해 있는 궤도를 그린다는 사실을 발견했다. 이처럼 제3 천체는 라그랑주의 특수해 중 삼각형을 이루는 2점에 있을 때 매우 안정적임에 비해 직선상의 3점은 역학적으로 다소 불안정한 점이라는 것이 밝혀졌다. 행성이나 별과 같은 큰 천체들의 주위에는 5개의 라그랑주 점이 형성된다. 태양-지구 시스템에서 보면, 위의 그림에서 보듯이 3개의 라그랑주 점은 두 천체를 잇는 일직선상에 형성되는데, 첫번째인 L1은 지구로부터 약 160만km인 지점에 찍힌다. 이곳이 바로 두 천체의 중력이 균형을 이루어 상쇄되는 지점으로, 1995년 발사된 태양 관측 위성 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory)와 심우주 기후관측위성(DSCOVR·Deep Space Climate Observatory)이 현재 머물고 있는 장소이다. 말하자면 우주 주차장인 셈이다. L2는 L1과 마찬가지로 역시 지구로부터 160만km 떨어진 곳에 있지만 태양과는 반대 방향의 지점이다. 이 지점이 지구와 태양, 달의 중력 균형이 이루어져 우주선이 심우주를 관측하는 데 최상의 시야를 확보해 준다. 현재 미국항공우주국(NASA)의 윌킨슨 마이크로파 비등방성 탐색기(WMAP)가 여기에 주차하면서 빅뱅에서 나온 우주배경복사를 탐색하고 있는 중이다. 허블 망원경 후임으로 2018년 임무교대할 제임스 웹 우주 망원경도 장차 이 자리에 머물 예정이다. 제3의 라그랑주 점인 L3은 지구에서 볼 때 태양 뒤쪽에 있다. SF물에서는 이 지점이 더러 등장하지만, 현재로서는 이곳의 과학적 용도를 발견하지 못하고 있다. NASA가 이 L3에 대해 웹페이지에 언급한 부분이 있다. "미지의 행성-X가 L3에 숨어 있다는 아이디어가 일반의 호기심을 자극하는 소재가 되고 있지만, 그 과학적 증거는 없다. 행성-X가 존재한다면 그 궤도 주기는 150년으로 대단히 불안정한 것이지만, 헐리우드는 그래도 '행성-X에서 온 남자' 같은 영화를 계속 만들어낼 것이다." L1, L2, L3 는 사실 중력적으로 완전한 평형을 이루는 곳은 아니다. 만약 우주선이 이곳에서 표류한다면, 지구나 태양 쪽으로 한정없이 끌려갈 것이다. 천문학자 닐 타이슨은 이렇게 표현했다. "마치 가파른 언덕 꼭대기에 유모차를 아슬아슬하게 세워둔 것이나 같다." 따라서 여기에 우주선이 주차하려면 아주 미세한 조정을 계속 해나가야 한다. L4와 L5는 안정적이다. 그래서 '커다란 접시 위에 놓인 공' 같다는 표현을 쓴다. 두 라그랑주 점은 지구 궤도의 앞뒤쪽 60도 지점에 위치하는데, 태양과 지구를 꼭지점으로 하는 정삼각형을 이룬다. 이러한 안정성 때문에 우주 먼지나 소행성들이 이곳에 몰려드는 경향이 있다. 실제로 목성의 궤도 위를 목성과 함께 도는 트로이 소행성군은 그 위치가 태양과 목성이 정삼각형을 이루는 곳임이 확인되었다. 수십 개의 소행성들이 목성의 앞과 뒤에서 각각 무리를 이루고 있다. NASA는 태양계에서 이런 유형의 소행성들이 수천 개나 발견되었다고 밝혔다. 지구의 트로이 소행성은 2010년에 발견된 TK7이 유일하다. 지구를 졸졸 따라다니는 TK7은 너비300m의 암석으로, 제2의 달이라고 불리기도 한다. 라그랑주 점이 갖는 이점은 여러 가지다. 이곳에 머무는 탐사선들은 태양 열기로부터 보호받으며 넓은 시야를 확보하면서 소행성 탐색을 훨씬 효율적으로 할 수 있다. 2009년부터 2011년까지 이곳에 투입된 와이즈(WISE)는 별도 냉각제를 사용하지 않은 자연상태에서 임무를 수행했다. 앞으로 제임스 웹 우주 망원경도 L2에서 이러한 이점을 누리게 될 것이다. *조제프루이 라그랑주(1736~1813)는? 이탈리아 태생의 프랑스 수학자이자 천문학자이다. 해석학, 정수론, 고전역학, 천체역학 전반에 걸쳐 중대한 기여를 했다. 특히 물리학 분야에서 기존의 고전역학을 일반화된 새로운 수학적 방식으로 표현한 해석역학은 이론 물리학의 새로운 지평을 열었다. 프랑스 혁명에서 살아남아 에콜 폴리테크니크에서 개교와 동시에 해석학의 첫 번째 교수가 되었다. 1803년에 나폴레옹으로부터 레지옹 도뇌르 훈장을 받고 1808년 제국의 백작이 되었다. 팡테옹에 묻혔으며, 그의 이름은 에펠탑에 새겨진 72개의 이름 중 하나로 남아 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

한국시간으로 지난 7월 14일 오후 8시 49분 57초. 미 항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스호가 명왕성에 근접 통과한 후 ‘저승신’ 명왕성의 모습을 지구로 보내왔다. 그로부터 3개월이 흐른 지난 23일(이하 현지시간) NASA는 '케르베로스'(Kerberos)의 모습을 공개했다. 지난 20일에서야 다운로드 된 이 사진은 명왕성의 달 중 하나인 케르베로스의 희미한 모습을 담고있다. 기존 추측보다 더 작은 크기로 확인된 케르베로스는 두개의 천체가 붙어있는 특이한 형태로 각각의 크기는 지름 8km와 5km다. 뉴호라이즌스 프로젝트 할 위버 연구원은 "케르베로스는 생각보다 작고 더 반사율이 좋은 달" 이라면서 "표면은 명왕성의 다른 작은 달들과 비슷한 형태로 맑은 얼음이 코팅돼 있을 것" 이라고 설명했다. 　 지금은 ‘134340 플루토’(134340 Pluto) 라는 정식 이름을 가진 명왕성은 총 5개의 달을 가지고 있다. 각각의 이름은 카론(Charon), 케르베로스, 스틱스(Styx), 닉스(Nix), 히드라(Hydra)로 모두 그리스 신화에 나오는 저승과 관련있다. 이중 케르베로스는 '지옥의 파수꾼개'로 서로 맞돌고 있는 명왕성과 카론의 주위를 세번째로 공전하고 있다. 특히 이번 사진 공개로 이른바 명왕성의 '가족사진'도 완성됐다. NASA 측이 가공한 이 사진을 보면 각 달의 크기와 모양이 한 눈에 들어온다. NASA 측이 명왕성과 주위 달 사진을 야금야금 공개하는 속사정은 있다. 바로 명왕성과의 먼거리와 데이터 전송 속도 때문이다. 뉴호라이즌스호는 지구까지 작은 용량의 사진 한장 보내는데도 최소 4시간 이상이 걸린다. 이는 탐사선이 56억 7000만㎞나 떨어져 있기 때문으로 LTE 전송속도 보다도 10만 배나 느리다는 것이 NASA의 설명. 결과적으로 NASA는 지난 7월 뉴호라이즌스호가 촬영한 데이터를 1년 이상은 지나야 다 받아볼 수 있다. 뉴호라이즌스 프로젝트 수석 연구원 알란 스턴 박사는 “탐사선이 촬영한 이미지 데이터의 95%는 아직도 우주를 항해 중” 이라고 밝혔다. 한편 3462일간 시속 5만 km 속도로 날아가 명왕성을 탐사한 뉴호라이즌스호는 현재 두번째 행성지를 향해 가고 있다. 목표지는 명왕성으로부터 16억 km 떨어진 카이퍼 벨트에 있는 ‘2014 MU69’라는 이름의 소행성이다. 해왕성 궤도 바깥의 카이퍼 벨트는 황도면 부근에 천체가 도넛 모양으로 밀집한 영역으로, 약 30~50AU(1AU는 지구-태양 간 거리)에 걸쳐 분포하는데, 단주기 혜성의 고향으로 알려져 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

올해는 아름다운 유성우를 볼 절호의 기회가 될 것 같다. 혜성 등의 천체가 남겨놓은 잔해가 지구 대기와 빠른 속도로 충돌하면 마찰을 일으키면서 빛줄기를 남기는데, 이를 유성 또는 별똥별이라 하고, 이런 현상이 많이 일어나 마치 비처럼 보이는 것을 유성우라 한다. 연례 행사처럼 밤하늘에서 펼쳐지는 유성우의 장관은 우선 이번 주 극대기를 맞는 오리온자리 유성우가 보여줄 것으로 기대된다. 오리온자리 유성우는 모혜성이 76년 주기의 핼리 혜성으로, 오리온자리에서 두번째로 밝은 별인 베텔게우스 부근이 복사점이다. 유성들이 하늘의 한 점에서 방사선으로 퍼져나가는 것처럼 보이는 점을 복사점이라 한다. 하지만 오리온자리 유성우를 보려면 조금 부지런해야 한다. 극대기인 22일 새벽 일찍 오리온자리가 보이는 어두운 곳으로 가야 하기 때문이다. 이날은 월령 10일의 반달이 자정 무렵에 지기 때문에 유성우 관측에는 적기이다. 물론 이 유성우의 활동기는 이미 10월 초에 시작되었으며, 11월 초까지 걸쳐 있다. 요즘 오리온자리는 밤 11경에야 동쪽에서 떠오른다. 따라서 달이 진 이후인 자정께부터 새벽까지가 유성우를 볼 수 있는 시간인 셈이다. 새벽 5시경이면 오리온자리가 남쪽으로 기우는데, 이 무렵이 오리온자리 유성우의 극대 시간이다. 해뜨기 전까지 시간당 20~25개의 유성을 볼 수 있을 것으로 예상되고 있다. 물론 하늘에 구름이 끼면 유성우는 볼 수 없다. 천체관측이란 늘 하늘이 도와야 할 수 있는 것이다. -유성우 관측 요령 오리온자리 유성우는 그다지 밝지 않기 때문에 빛 공해가 심한 도시에서는 ​관측하기가 힘들다. 그러므로 남쪽이 틔어 있는 야외의 어두운 장소로 나가야 한다. 이때는 옷을 두둑히 입고 담요와 접이식 긴의자를 가지고 가는 것이 좋다. 천체망원경을 챙길 필요는 없지만, 쌍안경 하나 정도는 가지고 가면 좋다. 쌍안경으로 유성을 볼 수도 있지만, 유성이 떨어지지 않는 시간에 은하수나 다른 천체들을 감상할 수 있기 때문이다. 오리온자리 유성우를 낳은 핼리 혜성은 17세기 영국 천문학자 에드먼드 핼리가 발견한 것이다. 그전에는 혜성이 인간세계에 불길한 일을 예고하는 존재로 인식되어왔지만, 핼리가 시차를 측정하여 이 혜성이 지구 대기상에서 나타나는 현상이 아닌 천체의 일종임을 밝혀냈다. 1682년, 핼리는 어느 날 혜성을 본 후, 옥스퍼드 대학 도서관에 있던 옛날 혜성기록을 뒤져본 결과, 1456년, 1531년, 1607년에 목격된 혜성이 자기가 본 것과 비슷하다는 점을 깨닫고, “이 혜성은 불길한 일을 예시하는 별이 아니라, 76년을 주기로 지구 주위를 타원궤도로 도는 천체로, 1758년 다시 올 것이다“라고 예언했다. 그는 자신의 예언을 확인하지 못하고 죽었지만, 과연 1758년 크리스마스 밤에 이 혜성이 나타난 것을 독일 농부인 한 아마추어 천문가가 발견했다. 이로써 이 혜성이 태양을 끼고 도는 하나의 천체임이 증명되었고, 핼리의 업적을 기리는 뜻에서 ‘핼리 혜성’이라고 이름지어졌다. 가장 최근에 핼리 혜성이 나타난 해는 1986년이었고, 다음 방문은 2061년으로 예약되어 있다.(나는 못 보겠네. ^^;) 이광식 통신원 joand999@naver.com

올해는 아름다운 유성우를 볼 절호의 기회가 될 것 같다. 혜성 등의 천체가 남겨놓은 잔해가 지구 대기와 빠른 속도로 충돌하면 마찰을 일으키면서 빛줄기를 남기는데, 이를 유성 또는 별똥별이라 하고, 이런 현상이 많이 일어나 마치 비처럼 보이는 것을 유성우라 한다. 연례 행사처럼 밤하늘에서 펼쳐지는 유성우의 장관은 우선 이번 주 극대기를 맞는 오리온자리 유성우가 보여줄 것으로 기대된다. 오리온자리 유성우는 모혜성이 76년 주기의 핼리 혜성으로, 오리온자리에서 두번째로 밝은 별인 베텔게우스 부근이 복사점이다. 유성들이 하늘의 한 점에서 방사선으로 퍼져나가는 것처럼 보이는 점을 복사점이라 한다. 하지만 오리온자리 유성우를 보려면 조금 부지런해야 한다. 극대기인 22일 새벽 일찍 오리온자리가 보이는 어두운 곳으로 가야 하기 때문이다. 이날은 월령 10일의 반달이 자정 무렵에 지기 때문에 유성우 관측에는 적기이다. 물론 이 유성우의 활동기는 이미 10월 초에 시작되었으며, 11월 초까지 걸쳐 있다. 요즘 오리온자리는 밤 11경에야 동쪽에서 떠오른다. 따라서 달이 진 이후인 자정께부터 새벽까지가 유성우를 볼 수 있는 시간인 셈이다. 새벽 5시경이면 오리온자리가 남쪽으로 기우는데, 이 무렵이 오리온자리 유성우의 극대 시간이다. 해뜨기 전까지 시간당 20~25개의 유성을 볼 수 있을 것으로 예상되고 있다. 물론 하늘에 구름이 끼면 유성우는 볼 수 없다. 천체관측이란 늘 하늘이 도와야 할 수 있는 것이다. -유성우 관측 요령 오리온자리 유성우는 그다지 밝지 않기 때문에 빛 공해가 심한 도시에서는 ​관측하기가 힘들다. 그러므로 남쪽이 틔어 있는 야외의 어두운 장소로 나가야 한다. 이때는 옷을 두둑히 입고 담요와 접이식 긴의자를 가지고 가는 것이 좋다. 천체망원경을 챙길 필요는 없지만, 쌍안경 하나 정도는 가지고 가면 좋다. 쌍안경으로 유성을 볼 수도 있지만, 유성이 떨어지지 않는 시간에 은하수나 다른 천체들을 감상할 수 있기 때문이다. 오리온자리 유성우를 낳은 핼리 혜성은 17세기 영국 천문학자 에드먼드 핼리가 발견한 것이다. 그전에는 혜성이 인간세계에 불길한 일을 예고하는 존재로 인식되어왔지만, 핼리가 시차를 측정하여 이 혜성이 지구 대기상에서 나타나는 현상이 아닌 천체의 일종임을 밝혀냈다. 1682년, 핼리는 어느 날 혜성을 본 후, 옥스퍼드 대학 도서관에 있던 옛날 혜성기록을 뒤져본 결과, 1456년, 1531년, 1607년에 목격된 혜성이 자기가 본 것과 비슷하다는 점을 깨닫고, “이 혜성은 불길한 일을 예시하는 별이 아니라, 76년을 주기로 지구 주위를 타원궤도로 도는 천체로, 1758년 다시 올 것이다“라고 예언했다. 그는 자신의 예언을 확인하지 못하고 죽었지만, 과연 1758년 크리스마스 밤에 이 혜성이 나타난 것을 독일 농부인 한 아마추어 천문가가 발견했다. 이로써 이 혜성이 태양을 끼고 도는 하나의 천체임이 증명되었고, 핼리의 업적을 기리는 뜻에서 ‘핼리 혜성’이라고 이름지어졌다. 가장 최근에 핼리 혜성이 나타난 해는 1986년이었고, 다음 방문은 2061년으로 예약되어 있다.(나는 못 보겠네. ^^;) 이광식 통신원 joand999@naver.com

유령이나 괴물 분장을 하고 즐기는 '핼러윈축제'가 벌어지는 그날, 지구 밖에서는 더 으스스한 이벤트가 일어날지도 모르겠다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 오는 31일(GMT 기준 오후 3시 14분) 소행성 하나가 지구에 최근접해 지나간다고 밝혔다. 무려 시속 12만 5500km의 속도로 날아오고 있는 이 소행성의 이름은 '2015 TB145'. 약 2.5km 크기의 2015 TB145는 이날 지구와 불과 49만 9000km 거리를 두고 지나가 지구에 미치는 영향은 '전혀없다'는 것이 NASA의 설명. 그러나 2015 TB145와 같은 소행성 접근을 축제처럼 즐기기에는 뒷맛이 개운치 않다. 이유는 지구와 달 사이보다 조금 먼 49만 9000km의 거리는 역대 지구로 날아온 소행성 중에서도 손꼽힐만한 최근접 거리이기 때문이다. 특히 첨단 우주기술로 무장한 NASA가 2015 TB145의 지구 접근을 불과 2주 전에 알았다는 사실. NASA는 "이 소행성은 극단적으로 별나고 높은 각도의 궤도를 갖고있다" 면서 "그 특징 때문에 정확히 어느 방향으로 움직일지 확신할 수 없었다"고 밝혔다. 이어 "다시한번 말하지만 지구에 미치는 영향은 없다" 고 강조했다. 그러나 지구로 날아오는 소행성의 위협을 공상과학영화의 스토리로만 치부할 수는 없다. 지난해 NASA의 우주비행사 출신 에드 루 박사 등이 참여해 만든 비영리단체 ‘B612 파운데이션’은 지난 2000년부터 2013년 사이 무려 26번이나 작은 도시 하나를 날려 버릴만한 소행성이 지구에 떨어졌다고 발표해 세상을 깜짝 놀라게 한 바 있다. 이중에는 지난 2013년 세상을 떠들썩하게 만든 러시아 첼랴빈스크에 떨어진 소행성도 포함됐으며 대부분 태평양과 인도양 등 바다에 떨어졌다. 　　 현재까지 NASA가 파악해 공개한 ‘잠재적 위험 소행성’(potentially hazardous asteroids·PHAs)은 1400개지만 이는 전체에 비하면 사실 극히 일부에 지나지 않는다. 또한 파악된 소행성이라도 천체 중력이나 충돌에 의해 얼마든지 방향을 틀어 우리에게 날아올 가능성은 존재한다. 물론 인류가 이를 손놓고 구경만 하는 것은 아니다. 얼마 전 프랑스에서 열린 유럽행성과학회의(EPSC)에서 유럽우주기구(ESA)는 지구로 날아오는 소행성을 파괴해 인류를 구하는 AIDA(Asteroid Impact & Deflection Assessment)의 구체적인 계획을 공개한 바 있다. 2년 여 전 ESA와 NASA가 처음 깃발을 올린 야심찬 이 공동 프로젝트는 영화처럼 지구와 충돌 위험이 있는 소행성을 산산조각내는 것이 아닌 충격을 가해 그 궤도를 일부 바꿔 위험을 사전에 제거하는 방식이다. 양대 우주기구의 테스트 대상에 오른 소행성은 2개의 크고 작은 천체로 이루어진 디디모스(Didymos)와 디디문(Didymoon)으로 이중 타깃은 지름 170m의 디디문이다. 오는 2022년 지구에서 1100만 km 까지 접근할 예정인 쌍소행성은 그 거리 때문에 인류에 피해를 줄 가능성은 없지만 테스트에 최적이라는 것이 두 우주기구의 설명. 발표된 세부 내용의 골자는 이렇다. 먼저 오는 2020년 8월 2대의 우주선이 발사된다. 한 대는 디디문과 충돌용, 또 한 대는 탐사와 모니터용이다. ESA는 탐사선 AIM(Asteroid Impact Mission)을 디디문으로 발사해 이 소행성의 지도 작성, 표면 조사 등 충돌에 필요한 모든 데이터를 수집한다. 이와 달리 NASA는 우주선 DART(Double Asteroid Redirection Test)를 발사해 시속 2만 km 속도로 날아가 디디문의 궤도를 수정할 만한 최적의 지점과 충돌한다. 이후 충돌 과정과 결과를 모니터해 그 정보를 제공하는 것은 탐사선 AIM의 역할이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

몇 년 전부터 심심찮게 ‘생명체가 살 수 있을 것으로 예상되는 외계 행성을 찾았다’는 뉴스가 전해지고 있다. 소설이나 영화 등에서는 지구와 똑같은 환경의 외계 행성을 찾는 이유가 지구에서 얻을 수 없는 희귀원소 확보하거나 먼 미래에 사람이 살 수 있는 거주지 개척으로 그려진다. 그렇지만 과학자들이 외계 생명체와 지구형 행성을 찾는 이유는 ‘이 광활한 우주에 과연 우리밖에 없을까’라는 근본적인 질문에 답하기 위한 것이다. 명저 ‘코스모스’를 쓴 칼 세이건 박사는 행성 탐사에 대한 이유를 “이 우주에 인간만 있다면 엄청난 공간 낭비다”는 한 문장으로 압축했다. 실제로 세계 각국은 최첨단 관측 장비를 이용해 외계 행성 찾기에 열을 올리고 있다. 우주 선진국들은 지구 대기의 영향을 피해 천체를 관측하기 위해 우주에 망원경을 쏘아 올리고 있다. 대기는 빛을 완전히 통과시키지 않아 천체의 모습을 왜곡시킬 가능성이 크고 가시광선을 제외한 파장은 대부분 지구 대기를 통과하지 못하기 때문이다. 우주에서는 지상에서는 관측할 수 없는 여러 파장을 볼 수 있을 뿐 아니라 날씨나 시간에도 구애받지 않는다. 최초의 우주망원경은 1990년 4월 24일 발사된 ‘허블’이다. 허블 망원경은 25년 동안 100만 건이 넘는 관측활동을 했고 지금도 끊임없이 우주의 비밀을 알려주고 있지만, 외계 행성 발견이 목표는 아니다. 외계 행성 탐색을 목표로 하는 우주망원경은 ‘케플러’다. 케플러 우주망원경은 지구에서 보는 달의 면적보다 600배 넓은 영역을 관측해 한번에 15만개가량의 별을 관측한다. 이를 통해 케플러는 지금까지 2000개 이상의 행성 후보를 찾아냈다. 한국은 아직 우주망원경을 발사하는 수준에는 못 미치고 있다. 대신 지상에서 최고 수준의 장비를 이용해 외계 행성을 찾아나서고 있다. 외계 행성 탐사연구를 주도하고 있는 한국천문연구원은 남반구 밤하늘을 24시간 관측할 수 있는 ‘외계 행성 탐색시스템’(KMTNet)을 개발해 시험 관측을 마치고 이달 1일부터 본격적인 ‘제2의 지구 탐색’에 돌입했다. KMTNet은 직경 1.6m 광시야 망원경과 3.4억 화소 모자이크 카메라로 구성된 관측시스템이다. 비가 거의 내리지 않고 날씨가 맑아 1년 중 300일 가까이 천체 관측이 가능한 칠레 세로톨로로 범미주 천문대, 남아프리카공화국 케이프타운 천문대, 호주 사이딩스피링 천문대 등 남반구 주요 지역 3곳에 설치돼 각각 8시간씩 24시간 내내 같은 하늘을 쉬지 않고 관찰할 수 있다. 우리나라에서는 천체 관측이 가능한 날씨가 160일 정도에 불과하다. 현재 24시간 외계 행성 탐사를 하고 있는 장비는 케플러 우주망원경이 유일하다. 지상에서 24시간 탐색체제를 갖춘 것은 KMTNet이 처음이다. 망원경에는 4장의 전하결합소자(CCD)를 붙여 만든 CCD 검출기를 장착해 보름달 16개만큼의 밤하늘 시야 면적에서 수천만 개의 별 신호를 한 번에 기록할 수 있다. 이 시스템을 이용해 10분마다 우리 은하에서 별이 가장 많이 관측되는 궁수자리 근처에 있는 수억 개 별을 찍는다. 천문연 관계자는 “지금까지 중력렌즈 효과를 이용한 탐사방법으로 발견된 외계 행성 39개 중 32개를 한국 과학자들이 포함된 연구그룹이 찾아냈다”며 “KMTNet의 본격 가동으로 매년 100개 이상의 행성을 새로 발견할 것으로 기대되는 만큼 지구 크기의 행성도 연간 2개 이상 발견이 가능할 것으로 예상된다”고 설명했다. 그렇다면 외계 행성은 어떻게 찾는 것일까. 외계 행성 탐사방법은 ▲시선속도법 ▲횡단법 ▲중력렌즈측정법등 세 가지다. ‘시선속도법’은 멀어지는 물체에서는 빛의 진동수가 감소하고 가까워지는 물체에서는 증가한다는 ‘도플러 효과’를 응용한 것이다. 항성(별) 주변에 행성이 있다면 항성과 행성은 중력법칙에 따라 서로를 끌어당기기 때문에 별은 미세하게 움직이면서 빛의 파장에 변화를 가져온다. 변화주기를 측정해 행성의 공전주기와 질량을 파악하는 것이다. 현재 가장 많이 활용되는 것은 ‘횡단법’과 ‘중력렌즈 측정법’이다. 횡단법은 케플러 우주망원경이 외계 행성을 찾을 때 쓰는 방법이다. 외계 행성은 스스로 빛을 내지 않기 때문에 중심별인 항성을 찾는다. 외계 행성이 관측자와 항성 앞을 지나는 순간 항성이 가려져 어두워지는데 어두워지는 정도를 바탕으로 행성의 존재 여부와 크기를 파악한다. 중력렌즈 측정법은 KMTNet에서 사용하고 있는 탐색법으로 공전주기가 지구와 비슷한 1년 정도의 지구형 행성을 찾는 데 특화돼 있다. 중력렌즈 효과는 ‘질량은 시공간을 휘게 만들어 빛도 직진하는 것이 아니라 공간을 따라 자연스럽게 휘어서 움직인다’는 알베르트 아인슈타인의 ‘일반 상대성이론’에 근거한 것이다. 관측자가 보는 시점에서 두 항성이 일직선상에 있을 때 앞쪽 별의 중력장 때문에 뒤쪽 별의 빛은 휘어져서 도달하게 된다. 앞쪽이나 뒤쪽 항성 궤도에 외계 행성이 있다면 빛은 더욱 휘어져 들어오기 때문에 빛의 도달시간을 계산해 항성의 이론적 질량과 비교하면 행성의 존재와 크기를 알 수 있게 되는 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“언제가 될지 모르겠지만, 우주에서 여러분과 기자회견할 날을 기대한다.” 요즘 인기를 끄는 미국 할리우드의 우주공상과학 영화에 나오는 명대사가 아니다. 세계 최대 전자상거래 업체 아마존의 창업자이자 최고경영자(CEO) 제프 베저스가 지난달 15일 새로운 우주개발 계획을 밝히는 기자회견을 마치며 한 말이다. 5개월 전 무인우주선 ‘뉴셰퍼드’의 첫 시험비행 성공에 고무된 베저스는 이날 로켓 제조 및 발사 시설 건립 등에 2억 달러(약 2363억원)를 투자하고 5년 내에 로켓을 우주로 쏘아 올리겠다고 호언장담했다. 그가 2000년 세운 우주개발 전문회사 블루오리진은 이를 위해 미국 플로리다주 케이프커내버럴의 케네디 우주센터에 있는 36번 발사시설을 임대했다. 목성 탐사 우주선 파이어니어 10호 등이 발사됐던 이곳은 수십 년 만에 묵은 먼지를 털어낼 기회를 맞았다. 우주산업의 주도권이 정부에서 민간으로 넘어간 지 오래다. 사실 우주개발은 냉전시대 체제 경쟁의 산물이었다. 46년 전 소련보다 먼저 달 탐사에 성공한 이후 미국에서 우주개발은 정치적 추동력을 급격히 상실했다. 1969년 아폴로 우주인 닐 암스트롱이 달에 첫발을 디딘 이래 미국의 우주탐사에 대한 열정은 조금씩 사그라지고, 유인 우주선 개발도 지지부진한 궤도를 그려 왔다. 당시의 추진력이 지속됐다면 지금쯤 화성에 인류의 발자국이 새겨졌을지도 모를 일이다. 2010년 버락 오바마 행정부가 화성 탐사를 비롯한 우주선 관련 예산을 대폭 삭감하자 암스트롱은 “끔찍한 (결정)”이라고 비난했지만, 전문가들은 민간 영역의 활성화가 우주여행이라는 인류의 오랜 꿈을 실현할 것이라고 긍정적으로 평가했다. 특히 막대한 부를 주체하기 어려운 억만장자들이 앞다퉈 뛰어들면서 우주여행의 꿈도 가까워지고 있다. 2002년 ‘스페이스X’를 세워 민간 우주개발 경쟁에 본격적으로 불을 댕긴 일론 머스크는 한 인터뷰에서 자신이 우주산업에 뛰어든 것에 대해 “아폴로가 우주여행에 대한 기대를 충족해 주지 않은 것에 대한 실망이 계기가 됐다”며 “후세에 더 나은 미래를 물려주고 싶다”고 말했다. 베저스 또한 “우주 탐사의 새로운 시대를 여는 것에 대해 전율을 느낀다”고 말했다. 우주여행의 상업화와 대중화를 위해 천문학적인 돈과 열정을 쏟아붓는 부호는 10여명 정도다. 돈이 돈을 버는 지경이라 이들은 더 많은 현금을 축적하는 것에 의미를 두기보다 자자손손 남을 업적을 쌓고자 우주로 시선을 돌렸다고 분석된다. 베저스와 머스크 외에 ‘괴짜 부호’로 통하는 영국 버진그룹의 리처드 브랜슨 회장도 민간 우주여행 전문회사인 ‘버진 갤럭틱’을 운영 중이다. 이 회사는 6인용 ‘스페이스십2’라는 여행용 우주선을 2~3년 내 띄우는 것이 목표다. 25만 달러(약 2억 9000여만원)짜리 여행상품에 이미 700명의 부자가 예약을 마쳤다. 마이크로소프트(MS) 공동 창업자 폴 앨런이 2011년 세운 스트라토런치시스템스도 우주여행을 목표로 초대형 비행기 Roc을 개발 중이다. Roc은 우주선을 싣고 이륙해 9000m 상공에서 우주로 발사한 다음 지상으로 귀환한다는 개념이다. 공중발사는 지상에서 로켓을 쏘아 올리는 것보다 경제적이어서 우주여행의 값을 낮출 수 있는 것으로 기대된다. ‘우주여행의 민주화’를 위한 또 하나의 방법은 로켓 재활용이다. 우주선 발사에만 1억 달러의 돈이 드는데 재활용 로켓을 쓰면 그 비용이 10분의1로 줄어든다. 머스크의 스페이스X는 재활용 가능한 로켓 ‘팰콘9’을 개발해 시험 비행을 거듭하고 있다. 구글 공동 설립자 래리 페이지는 ‘우주광산’ 개발에 투자하고 있다. 탐사 및 채굴 기업인 ‘플래니터리 리소시스’에는 페이지 외에 영화 ‘아바타’로 유명한 제임스 캐머런 감독, 에릭 슈밋 구글 회장 등도 투자자로 이름을 올렸다. 최근 소행성 탐사선 ‘A3R’을 개발해 국제우주정거장(ISS)에서 성능 실험에 들어가기도 했다. 아직 인류를 우주에 보내지는 못했지만 민간 우주기업들은 나사나 미 국방부와 계약을 맺고 ISS의 우주인들에게 필요한 물자를 공급하거나 인공위성을 띄우는 임무를 수행하며 수익을 내고 있다. 우주기지에 쌓인 먼지를 털고 관련 산업에서 고용 창출 효과가 일어나면서 우주산업은 ‘블루오션’으로 각광받았다. 미국 각주에서 이들 기업을 유치하려는 경쟁이 뜨겁게 일어났다. 뉴멕시코, 플로리다, 캘리포니아, 텍사스, 버지니아주 등이 대표적이다. 이들 주는 억만장자들이 운영하는 기업에 각종 세제 혜택을 부여하는 등 지원을 아끼지 않았다. 하지만 무인 우주선의 시험 비행 실패 사례가 증가하면서 회의론도 고개를 들고 있다. 지난 6월 ISS 우주인들에게 식료품과 우주복, 실험장비 등 화물을 전달할 예정이었던 스페이스X의 팰콘9이 발사 직후 폭발하면서 의구심은 더욱 짙어졌다. 앞서 지난해 10월에는 버진 갤럭틱의 유인 우주선 ‘스페이스십2’가 시험 비행 중 폭발해 조종사 1명이 사망했으며 또 다른 민간 우주개발사 오비탈사이언스의 무인 우주화물선도 추락하는 사고가 일어났다. 이에 따라 부호들의 괴짜 취미에 서민들만 피해를 보는 게 아니냐는 불만이 터져 나오기 시작했다. 최근 영국 일간 가디언은 자국 부호 브랜슨이 우주개발의 본거지로 삼고 있는 뉴멕시코 지역 르포 기사를 통해 상위 1% 부자들의 우주여행을 위해 지역 경제가 얼마나 손해를 입고 있는지를 꼬집었다. 뉴멕시코주 당국은 버진 갤럭틱을 위해 첫 민간 우주공항인 ‘스페이스포트 아메리카’를 2011년 열었다. 버진 갤럭틱은 시설이 완공되면 2020년까지 연간 수익 10억 달러, 직원 수가 5000명이 넘을 것이라는 장밋빛 미래를 제시했고 당국은 기꺼이 2억 5000만 달러(약 2856억원)를 쏟아부었다. 하지만 연이은 시험비행 실패로 우주여행의 기약이 없어지면서 스페이스포트는 개점휴업 상태다. 스페이스X를 비롯한 민간 우주기업 3곳이 입주해 있지만 적자가 한 해 50만 달러에 이른다. 납세자의 주머니를 털어 기지를 건설했던 주 정부는 구멍 난 재정을 메우기 위해 급기야 세금 인상까지 단행했다. 조지 무뇨스 주상원 의원은 스페이스포트를 ‘돈 먹는 하마’로 언급하며 “이제 (주 정부가) 손을 털고 나오기에는 너무 늦었다”고 개탄했다. 뉴멕시코주는 지난 2월부터 스페이스포트 매각을 위한 법안을 검토 중이다. 박상숙 기자 alex@seoul.co.kr

한국시간으로 지난 7월 14일 오후 8시 49분 57초. 미 항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스호가 명왕성에 근접 통과한 후 ‘저승신’ 명왕성의 모습을 지구로 보내왔다. 그로부터 3개월 가까이 흐른 지난 10일(현지시간) NASA는 제대로 된 '증명사진' 한 장 없는 위성 '스틱스'(Styx)의 모습을 공개했다. 지난 5일에서야 다운로드 된 이 사진은 명왕성의 가장 작은 달(7×5km)인 스틱스의 희미한 모습을 담고있다. 지금은 ‘134340 플루토’(134340 Pluto) 라는 정식 이름을 가진 명왕성은 총 5개의 달을 가지고 있다. 각각의 이름은 카론(Charon), 케르베로스(Kerberos), 스틱스(Styx), 닉스(Nix), 히드라(Hydra)로 모두 그리스 신화에 나오는 저승과 관련있다. 이중 스틱스는 '저승에 흐르는 강'으로, 위치로 보면 그 강의 '뱃사공' 카론의 주위를 돌고있다. 곧 서로 맞돌고 있는 명왕성과 카론의 주위를 첫번째로 공전하는 것이 바로 스틱스다. 　 뉴호라이즌스 프로젝트 할 위버 연구원은 "탐사선과 스틱스와의 거리는 약 63만 1000km로 강력한 카메라로도 희미하게 보일만큼 매우 작은 달" 이라면서 "스틱스가 매우 밝게 보이는데 이는 지표면의 반사율이 좋고, 얼음으로 이루어져 있을 가능성을 말하는 것" 이라고 설명했다. 뉴호라이즌스 프로젝트 수석 연구원 알란 스턴 박사도 "향후 데이터가 더 확보되면 명왕성의 작은 달들에 대한 비밀을 풀 수 있을 것" 이라면서 "위성 간의 유사성과 차이, 어떻게 형성되었고 진화했는지 알게될 것" 이라고 전망했다. 연구원들의 언급처럼 명왕성의 위성들은 서로 충돌하지 않고 안정적으로 궤도를 돌고있으며 그중 케르베로스는 숯처럼 어두운 반면 나머지 위성들은 하얀 모래처럼 밝다. NASA 측이 이번처럼 명왕성과 주위 위성 사진을 야금야금 공개하는 속사정은 있다. 바로 명왕성과의 먼거리와 데이터 전송 속도 때문이다. 뉴호라이즌스호는 지구까지 작은 용량의 사진 한장 보내는데도 최소 4시간 이상이 걸린다. 이는 탐사선이 56억 7000만㎞나 떨어져 있기 때문으로 LTE 전송속도 보다도 10만 배나 느리다는 것이 NASA의 설명. 결과적으로 NASA는 지난 7월 뉴호라이즌스호가 촬영한 데이터를 1년 이상은 지나야 다 받아볼 수 있다. 스턴 연구원은 “탐사선이 촬영한 이미지 데이터의 95%는 아직도 우주를 항해 중” 이라고 밝혔다. 한편 3462일간 시속 5만 km 속도로 날아가 명왕성을 탐사한 뉴호라이즌스호는 현재 두번째 행성지를 향해 가고 있다. 목표지는 명왕성으로부터 16억 km 떨어진 카이퍼 벨트에 있는 ‘2014 MU69’라는 이름의 소행성이다. 해왕성 궤도 바깥의 카이퍼 벨트는 황도면 부근에 천체가 도넛 모양으로 밀집한 영역으로, 약 30~50AU(1AU는 지구-태양 간 거리)에 걸쳐 분포하는데, 단주기 혜성의 고향으로 알려져 있다. 사진=NASA/JHUAPL/SwRI　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

탐사임무 중 홀로 화성에 낙오된 미 항공우주국(NASA)소속 우주인 마크 와트니(맷 데이먼 분)의 생존을 위한 분투를 그린 영화 ‘마션’이 최근 개봉해 관객들의 호응을 얻고 있는 가운데, 지난 8일(현지시간) 실제 NASA가 화성 탐사 계획을 상세히 다룬 보고서를 공개해 눈길을 끌고 있다. ‘화성으로의 여정: 우주 탐사의 새 영역을 개척하다’라는 제목의 이 보고서에서 NASA는 2030년대까지 인간을 화성에 보내는데 필요한 총 3단계의 과정을 자세히 서술하고 있다. 그 내용을 간략히 소개한다. 1. ‘지구 의존성 탐구’ 단계 유인 화성탐사의 첫 단계인 ‘지구 의존성’(Earth Reliant) 탐구는 이미 진행 중이다. 이는 지구 바깥 환경에서 우주인들이 장기간 임무를 수행할 경우 겪을 수 있는 각종 문제를 사전에 검토하는 단계다. 여기에는 국제 우주정거장(ISS)에 거주하고 있는 우주인들의 정신과 신체 건강 데이터를 1년 간 수집, 분석하는 작업 등이 포함돼 있다. 또한 현재 ISS에서는 3D 프린터를 이용, 각종 부품을 출력하는 실험 또한 진행 중이다. 이 실험 내용은 향후 우주에서 각종 장비에 이상이 생길 경우 이를 해결하는 데에 요긴하게 활용될 수 있다. 이러한 과정들을 통해 수집된 정보는 화성까지의 최소 항해 기간인 245일 동안의 여정을 계획하는데 도움이 될 전망이라고 NASA는 밝혔다. 2. ‘성능 시험장’ 단계 두 번째 단계는 ‘성능 시험장’(Proving Ground) 단계라고 일컫는다. 본래 이 용어는 새로운 비행체, 차량, 무기 등의 성능과 안전성 등을 시험하는 장소를 이르는 말이다. 현재 ISS의 경우 지표로부터 약 400㎞ 거리에 떨어져 있으며, 지구로부터 출발한 로봇 물자 보급선이 종종 방문한다. 그러나 화성을 탐사하는 우주인이라면 ISS 의 우주인들보다 훨씬 먼 곳에서 월등히 긴 기간을 보급 없이 스스로의 힘으로 살아남아야 한다. 성능 시험장 단계는 이러한 상황에 대처하는데 필요한 각종 기술의 성능을 사전검토해보는 단계다. NASA에서 10여 년 후 실행할 예정인 ‘소행성 궤도 변경’(ARM)임무도 그 일환이다. ARM은 지구 근처 소행성의 일부를 추출, 달 궤도에 옮겨놓는 임무다. 이 때 ‘태양전기추진’(Solar-electric propulsion)이라는 추진 기술을 사용해보고 검토할 예정인데 이 기술은 향후 화성에 대량의 보급품을 운반하는 과정에 활용하게 된다. 또한 이렇게 달 궤도에 올려놓은 소행성에는 2025년 경 사람이 직접 방문, 거주할 계획이다. 보고서에서는 “이 소행성에서의 주거 시도는 향후 화성에 장기간 인간을 파견했을 때 발생할 수 있는 상황들과 그 대처 방안을 연구하는데 도움이 될 것이다”라고 말하고 있다. 3. 유인 화성탐사 단계 마지막 단계는 물론 화성에 실제로 사람을 보내는 것이다. 이 단계에서는 1,2 단계를 통해 수집한 정보, 그리고 미리 화성에 보내 놓은 탐사로봇들이 모아놓은 화성 현지 환경에 대한 정보가 종합적으로 활용된다. 현재 NASA는 두 개의 탐사로봇 오퍼튜니티와 큐리오시티를 화성에 파견했으며, 마스 오디세이, MRO, MAVEN 이라는 세 대의 탐사위성 또한 화성 주변 궤도에 띄어 놓았다. 이 기계들은 유인 탐사에 도움이 될 정보를 이미 보내오고 있다. 최근에는 MRO가 수집한 정보를 분석한 결과 화성 표면에 물이 흐른다는 사실이 알려지며 큰 화제를 모으기도 했다. NASA는 앞으로도 화성 내부 탐사용 무인 착륙선과 고성능의 탐사로봇을 2020년경에 추가 파견할 계획이기도 하다. NASA는 보고서에서 “로봇을 이용한 사전 탐사를 통해 화성 위성들의 중력이 끼치는 영향, 화성의 자원분포, 우주 방사선의 영향 등을 미리 알아보고 화성 착륙기술에 대한 사전검토, 화성 표토 및 먼지에 대한 분석 등을 실시, 유인 탐사에 필요한 정보들을 얻어낼 것”이라고 말하고 있다. 보고서는 결론에서 “화성을 개척하는 데에는 많은 도전 과제들이 있다. 하지만 이 모두는 결국 해결 가능한 것들이다”며 “NASA는 화성에 접근, 착륙한 뒤 그 위에서 생활하는데 필요한 모든 역량을 개발 중”이라고 전했다. 사진=ⓒNASA 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

유인 달 착륙 계획 ‘아폴로 프로젝트’에 참가한 우주인이 촬영한 사진 1만여장이 5일(현지시간) 인터넷에 공개되면서 세계적으로 주목받고 있다고 외신들이 보도했다. 아폴로 프로젝트는 1961년 존 F 케네디 미국 대통령이 “인간을 달에 착륙시킨 후 무사히 지구로 귀환시키자”고 말하면서 시작됐으며 1972년까지 미국 항공우주국(나사)에 의해 진행됐다. ① 1971년 달에 착륙한 아폴로 15호의 우주인 제임스 어윈이 달에 성조기를 꽂고 거수 경례를 하고 있다. ② 1969년 달 착륙뿐만 아니라 지구 저궤도 비행 임무를 수행했던 아폴로 9호의 데이비드 스콧이 우주선 밖에서 우주비행선과 달착륙선의 도킹 작업을 하고 있다. ③ 마지막 아폴로 프로젝트인 아폴로 17호의 해리엇 슈밋이 우주선에서 생활하는 동안 길어진 수염을 면도하고 있다. 프로젝트 아폴로 아카이브

유인 달착륙 계획 ‘아폴로 프로젝트’에 참가한 우주인이 촬영한 사진을 개인적으로 수집한 미국인 팀 키그가 그동안 모은 사진 1만여장을 인터넷에 공개했다고 5일(현지시간) 외신들이 보도했다. 아폴로 9, 11, 12, 15, 16, 17호 등과 관련된 희귀사진들이다. 아폴로 프로젝트는 1961년 존 케네디 미국 대통령이 “인간을 달에 착륙시킨 후 무사히 지구로 귀환시키자”고 말하면서 시작됐으며 1972년까지 미국 항공우주국(나사)에 의해 진행됐다. 사진 가운데는 1971년 달에 착륙한 유인 우주선 아폴로 15호의 우주인 제임스 어원이 달 표면에 미국 국기를 꽂고 거수 경례를 하고 있는 것, 1969년 발사돼 달 착륙 뿐만 아니라 지구 저궤도 비행 임무를 수행했던 아폴로 9호의 데이빗 스콧이 우주선 밖에서 우주비행선과 달착륙선을 도킹하는 작업을 진행하고 있는 것, 아폴로 프로젝트 중 마지막으로 달에 착륙한 유인 우주선 아폴로 17호의 해리엇 슈미트가 우주선에서 면도를 하고 있는 것들도 있다. 프로젝트 아폴로 아카이브

화성과 목성 사이 소행성 벨트에 위치한 왜소행성 세레스(Ceres)의 지형도(topographic map)가 공개됐다. 지난 30일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 무인탐사선 던(Dawn)호가 촬영한 세레스의 지표면 모습과 지표 높낮이 등 특징을 세세히 담은 지형도를 공개했다. 약 90km 넓이의 ‘오카토르 크레이터’(Occator crater)를 중심으로 공개된 이 사진에서 파란색은 낮은 고도를, 갈색은 높은 것을 의미한다. 던 미션 수석 연구원이자 UCLA 천문학 박사 크리스토퍼 러셀은 "세레스는 우리에게 놀라움을 넘어 혼란도 주고있다" 면서 "불규칙적인 크레이터 모양이 흥미로운데 토성의 달 레아(Rhea)에서 볼 수 있는 크레이터와 닮았다"고 설명했다. NASA 측이 지형도를 공개한 것은 대중적인 관심과 더불어 전세계 전문가들을 상대로 미스터리한 하얀 점과 거대 봉우리의 비밀을 풀고자 함이다. 특히 이번주 프랑스에서 열리고 있는 유럽행성과학 컨퍼런스(European Planetary Science Conference)에서 이 미스터리가 집중적으로 논의 중이다. 먼저 전문가들이 '외로운 산' 이라 부르는 이 거대 봉우리는 6.2km 높이로 우뚝 솟아 있다. 던 미션 수석 연구원 크리스토퍼 러셀 박사는 “이 산은 세레스의 덩치와 비교하면 커도 너무 크다. 어떻게 형성됐는지는 아직 알아내지 못했다”고 밝혔다. 또 하나의 관심은 역시 인근에 위치한 동그란 형태로 밝게 빛나는 하얀 점이다. 이 정체를 놓고 여전히 학자들 사이에 해석이 엇갈리고 있다. 러셀 박사는 “현재까지의 데이터로 분석해보면 마치 소금과 같은 물질이 햇빛을 반사시키고 있는 것 처럼 보인다” 면서 “세레스의 어떤 내부 물질이 소금과 비슷한 것을 만들어 낸 것일 수 있다”고 조심스럽게 예측했다. 이에반해 많은 전문가들은 얼음일 가능성에 무게감을 두고 있다. 특히 사우스웨스트연구소의 시몬 마치 연구원은 국제천문연맹(IAU) 총회에서 세레스의 분화구 표면이 평평하고 부드러운 것으로 확인됐다며 얼음의 존재 가능성을 거듭 제기한 바 있다. 이같은 미스터리를 푸는 열쇠를 쥐고있는 던 호는 현재 세레스 상공 1,470km 위에서 관측을 진행 중으로 오는 12월이면 저궤도인 375km 상공까지 접근해 왜소행성의 ‘민낯’을 생생하게 드러낼 예정이다. 한편 지름이 950km에 달하는 세레스는 한때 태양계 10번째 행성 타이틀에 도전했으나 오히려 명왕성을 친구삼아 ‘왜소행성’(dwarf planet·행성과 소행성의 중간 단계)이 됐다. 그러나 세레스는 태양계 형성 초기에 태어나 당시의 모습을 고스란히 간직하고 있어 학자들에게 ‘태양계의 화석’ 이라 불릴 만큼 연구가치가 높다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr