“한 인간에게는 작은 발자국이지만 인류에게는 위대한 도약이다.” 1969년 7월 16일 닐 암스트롱과 버즈 올드린, 마이클 콜린스를 태운 아폴로 11호는 미국 플로리다 케이프커내버럴 케네디 우주센터에서 발사됐다. 7월 20일 선장 암스트롱은 인류 최초로 달 표면에 발자국을 남기며 이 유명한 말을 했다. 이후 1972년 12월 11일 아폴로 17호의 달 착륙을 마지막으로 달에 발을 디딘 사람은 더이상 없다. 대중의 관심은 줄어들고 유인 우주선 발사에 드는 비용은 천문학적이라는 이유로 외면했던 달 탐사에 대해 최근 미국과 러시아, 중국, 일본 등 우주 선진국들이 다시 관심을 갖고 있다. 최소 1900억원의 예산이 투입돼야 하는 달 탐사에 주요국이 다시 주목하는 이유는 뭘까. 한국항공우주연구원 조광래 원장은 “달 탐사 준비 과정에서 첨단 기술들이 대거 개발되는데 이 가운데 민간부문으로 확산(스핀오프)되는 것들이 상당하다”며 “달에는 미래 자원으로 불리는 희토류 같은 것들도 많은 것으로 알려져 있는 만큼 미래 세대에게 경제적 효과를 물려준다는 차원에서 투자가치가 높다”고 설명했다. ●미래 자원·우주의 기원 ‘두 토끼 잡기’ 현재 달에 궤도선을 쏘아 올린 국가는 미국과 러시아, 유럽, 일본, 중국, 인도뿐이다. 미국과 러시아를 제외하고 지금까지 달 착륙선을 보낸 나라는 2013년 ‘창어 3호’를 쏜 중국뿐이다. 심(深)우주 탐사와 함께 달 탐사는 우주 프로젝트를 계획하고 있는 나라들의 핵심목표 중 하나다. 많은 나라들이 달 탐사를 시도하는 이유는 과학소설에서 등장하는 것처럼 거주 목적이 아닌 달의 자원분포 파악과 우주의 기원에 대한 호기심 때문이다. 달 탐사 계획에서 가장 앞선 나라는 미국이다. 미국은 1972년 아폴로 프로젝트가 끝난 지 반세기 만인 오는 2020년까지 다시 달에 사람을 보내고, 2025년에는 달 표면에 유인기지를 건설하겠다는 계획을 세우고 있다. 중국도 2020년에 유인 우주실험실을 만들고, 2025년에 유인 달 탐사선 발사를 준비하고 있다. 일본도 2018년에 달 착륙선 ‘셀레네 2호’를 발사하고 2025년에 달에 사람을 보내겠다는 계획을 세우고 있다. 러시아와 유럽, 인도 등도 달 탐사 계획을 준비하고 있는 것으로 알려져 있다. 우리나라 역시 2018년 12월 달 궤도 위성 발사를 시작으로 2020년 달 착륙선 발사를 계획하고 있다. 현실성 있는 달 탐사 프로젝트를 진행하고 있다는 평가를 받고 있는 우리나라는 2018년 1단계 계획만 성공하더라도 달 탐사에 성공한 세계 7번째 나라로 이름을 올릴 수 있게 된다. ●‘우주인터넷’ 등 한국형 융합연구 성과 기대 한국항공우주연구원과 15개 정부출연연구기관은 지난 1년 동안 수행한 달 탐사 기초연구 성과를 공개하는 ‘한국형 달탐사 융합연구 및 우주핵심 기초연구 성과발표회’를 지난 20일 열었다. 이 자리에서는 달 탐사선 융합기술, 탑재체 기반연구, 지상국 및 로버(달탐사선) 등 달 탐사에 필요한 핵심기술들이 공개됐다. 우리나라는 2018년까지 미국항공우주국(NASA)의 도움으로 달에 시험용 궤도선을 보낼 계획이다. 2020년에는 우리 손으로 만든 한국형 발사체(KSLV2)에 달 궤도선과 달 착륙선을 실어 보내는 방안을 추진 중이다. 2018년 발사될 시험용 달 궤도선은 무게 550㎏으로 1년 동안 달의 100㎞ 상공을 돌며 우주인터넷과 달 탐사용 관측장비를 시험한다. 우주인터넷은 지구와 달 궤도선, 착륙선, 탐사용 로버 사이의 원활한 통신을 위한 필수 기술이다. 이를 위해 지름 26~34m 크기의 심우주네트워크(DSN) 안테나가 2018년 국내에 설치된다. 또 우주인터넷을 실험하기 위해 안드로이드 스마트폰을 탑재체로 하는 ‘미니 위성’(폰샛) 계획도 진행 중이다. 폰샛은 NASA에서도 시도해보지 않은 기술이다. 한국전자통신연구원(ETRI) 이병선 위성시스템연구실장은 “안드로이드 스마트폰에는 고성능 프로세서가 들어가 있어 웬만한 과학위성 기능을 충분히 수행할 수 있을 정도”라며 “폰샛은 달 궤도에서 지상사진을 찍고 우주인터넷 품질을 실험하는 임무를 맡게 된다”고 설명했다. ●원자력 전지·탐사선 보호 소재기술도 개발 폰샛뿐만 아니라 극한의 우주환경에서 탐사선과 착륙선에 원자력으로 전력을 공급하는 기술도 국내 최초로 개발되고 있다. 한국원자력연구원과 한국전기연구원, 현대자동차는 영하 180도 이하 환경에서 2주간 햇빛을 받지 못해도 전기를 안정적으로 공급할 수 있는 원자력 전지를 개발 중이다. 방사성 물질인 ‘스트론튬90’과 ‘이트륨90’에서 발생하는 붕괴열을 전기로 바꾸는 원자력 전지는 달 궤도선과 착륙선, 로버의 전원 공급에 활용된다. 전북대와 서울대 연구진은 달 탐사선이 발사 과정에서 폭발하거나 달 귀환선이 대기권을 들어오는 과정에서 타버릴 경우 원자력 전지 폭발을 막기 위한 보호소재를 개발 중이다. 우주선이 대기권으로 재진입할 때 외부 온도가 수천 도까지 올라가기 때문에 이 상황에서도 버틸 수 있는 소재를 찾는 것이다. 최기혁 항우연 달탐사연구단장은 “달 탐사를 위해 개발되는 소재와 에너지 기술은 대부분 해외에서 이전을 꺼리는 전략기술이기 때문에 향후 우주개발과 국방안보는 물론 무인기나 전기차 등 산업 분야에도 파급효과가 클 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

-하늘 지점과 달의 위상은 함께 간다 당신이 만약 우주 팬이라면, 앞으로 몇 달 동안 '슈퍼문'이라는 말을 여러 차례 듣게 될 것이다. 이 말은 천문학자들이 쓰는 전문 용어는 아니지만, 이것에 관련된 사실들이 어떻게 실제로 일어나는가 알아보기로 하자. 보름달은 태양과 지구, 달이 일직선상에 놓일 때 보인다. 지구가 둘 사이에 끼어 있어야 함은 물론이다. 지구상에서 볼 때, 달이 어느 쪽에도 이지르짐이 없이 원형으로 밝게 빛난다. 달이 태양의 정반대편에 있기 때문이다. 이때 달은 동쪽에서 떠오르고, 태양은 서쪽으로 진다. 일반적으로 보름달이 그날 밤 내내 보름달일 거라고 생각하지만, 엄격히 말하면 완벽한 보름달은 한순간에 지나지 않는다. 지구가 쉼없이 태양 둘레를 돌고, 달이 쉼없이 지구 둘레를 돌기 때문이다. 달이 정확히 태양의 반대편에 위치하는그 순간만이 완벽한 보름달이 되는 셈이다. 이 시각을 기준점으로 그 전의 달은 차는 달이고, 그 후의 달은 이우는 달이 되는 것이다. 이처럼 무상한 달 모양의 변화를 달의 위상 변화라 하는데, 여기에는 재미있는 하나의 규칙이 있다. 월출 시간, 달이 나타나는 하늘의 지점에 따라 달의 모양이 변함없이 같다는 사실이다. 무슨 얘기인고 하면, 반구형 하늘의 정서쪽을 0으로 하고, 정동쪽을 10으로 하여 10등분했을 때, 0지점에 나타나는 달은 항상 그믐달(0/10), 1지점은 초승달(1/10), 5지점, 곧 정남에 나타날 때의 달은 항상 반달(5/10), 정동에 나타날 때의 달은 항상 보름달(10/10)이라는 뜻이다. -달과 삼각형이 지동설을 낳았다 고대 그리스 천문학자 아리스타르코스(BC 310~230년)는 달이 정확하게 반달로 뜰 때 태양-달-지구가 이루는 각도가 직각이라는 사실에 착안하여, 직각삼각형의 나머지 두 각을 재어보니 달과 지구, 태양이 이루는 꼭지점의 각도는 87도로 나왔다. 그 다음은 간단하다. 삼각법을 쓰면 세 변의 상대적인 거리가 금방 나온다. 그 결과, 태양은 달보다 19배(참값은 400배) 먼 거리에 있다는 사실을 밝혀냈다. 그런데 희한하게도 달과 태양은 겉보기 크기가 거의 같다. 이는 곧, 달과 태양의 거리 비례가 바로 크기의 비례가 된다는 뜻이다. 이로써 지구와 태양, 달의 상대적인 크기까지 구해졌고, 태양이 지구보다 7배 크며(참값은 109배), 부피는 지구의 300배에 달한다고 결론지었다. 그의 수학은 정확했지만, 도구가 좀 부실했던 모양이다. 하지만, 본질적인 핵심은 놓치지 않았다. “지구보다 300배나 큰 태양이 지구 둘레를 돈다는 것은 모순이다. 지구가 스스로 자전하며 태양 둘레를 돌 것이다.” 여기에서 지금껏 인간의 감각에만 의존해왔던 오랜 천동설을 젖히고 인류 최초의 지동설이 탄생하게 된 것이다. 달과 직각삼각형이 가르쳐준 지동설의 진실이라고나 할까. -9월 보름달은 개기월식이다 어쨌든 이처럼 달은 지구 둘레를 돌면서 다양한 얼굴로 지구를 굽어보고 있다. 달이 지구 주위를 한 번 공전하는 데 걸리는 시간은 27.3일(항성월)로, 이는 달의 한 번 자전시간과 같은 것이다. 이는 지구와 달이 중력으로 단단히 서로 묶인 결과이다. 그래서 마치 달과 지구는 서로 어깨를 맞잡고 윤무를 추는 형상이다. 보름달에서 다음 보름달이 되는 삭망월은 29.5일이다. 이는 지구의 공전으로 그만큼 지체되기 때문이다. 그런데 지구 둘레를 도는 달의 공전 궤도는 완전한 원이 아니라, 약간 찌그러진 타원이다. 그래서 삭망월 길이도 조금씩 달라지고, 달과 지구 사이의 거리가 일정하지 않게 된다. 달이 지구에 가장 가까운 지점을 근지점, 가장 먼 지점을 원지점이라 한다. 별지기들이 가장 좋아하는 달은 물론 근지점에 올 때의 달이다. 30일 새벽 3시 35분의 이번 달의 보름달이 바로 근지점의 만월이었다. 이는 전 지구상에서 동일하다. 그러니 보름달을 볼 수 있는 지역이 있고, 없는 지역이 있는 셈이다. 지구와 달까지의 평균 거리는 약 38만km이고, 근지점일 때는 36만km 원지점일 때는 40만km쯤 된다. 그러니까 지구를 30개쯤 늘어놓으면 달까지 닿는다는 얘기다. 9월에 정확한 보름달이 되는 시각은 28일 11시 51분이다. 근지점에 올 때는 그보다 51분 빠른 11시이다. 이 근지점은 2015년에서 가장 가까운 지점으로 거리는 356,877km이며, 달이 가장 크게 보인다. 이것이 이른바 슈퍼문이다. 이때 조석 간만의 차이가 최대가 된다. 물론 한국에서는 볼 수가 없지만, 그날 저녁 날이 맑으면 그래도 환한 슈퍼문을 볼 수 있을 것이다. 9월의 보름달은 지구의 그늘 속을 운행할 것이다. 개기월식이 일어난다는 뜻이다. 하지만 유감스럽게도 우리나라에서는 볼 수가 없다. 남북 아메리카 대륙과 유럽, 아프리카 일원에서 볼 수 있을 따름이다. -아이들에게 슈퍼문의 추억을... 어쨌든 이번 슈퍼문은 쌍안경으로 월면 관측을 하기에 최고의 기회이다. 월면에 검게 보이는 부분은 어두운 현무암질의 넓고 편평한 지대로, 갈릴레오가 자작 망원경으로 달을 보았을 때 달의 고요한 바다와 같이 생각되어 바다라고 불렀다고 한다. 달의 북반구에는 지름이 약 1200km나 되는 '비의 바다'가 있으며, 폭풍의 바다, 평온의 바다 등이 있다. 이 세 바다가 지구에서 볼 때 마치 토끼처럼 보여 '옥토끼'라는 이름을 얻었다. 꼭 따낸 수박 꼭지 자국처럼 보이는 이색적인 튀코 크레이터도 놓쳐서는 안될 볼거리이다. 아래쪽 달의 남극 가까이 사방으로 밝은 빛줄기를 퍼뜨리고 있는 이 아름다운 크레이터는 약 1억 년 전 소행성의 충돌로 만들어진 것이다. 이번 슈퍼문 때는 아이들과 함께 달을 관측해보도록 하자. 우주를 알면 아이들의 생각과 마음이 커진다. 분명 아름다운 추억으로 아이들의 가슴속에 오래 남을 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-인류의 위대한 거보 내딛은 천문학자 케플러 20세기 천문학의 영웅 허블이 온갖 행운을 타고난 사람이라면, 17세기 천문학의 영웅 요하네스 케플러는 온갖 불행을 껴안고 태어난 사람이었다. 코페르니쿠스 이후 최고의 천재 천문학자로 꼽히는 케플러이지만, 그의 생애는 가난과 질병, 전쟁, 추방으로 점철된, 비참하기 이를 데 없는 삶이었다. 우선 그의 불행 목록을 잠시 요약해보기로 하자. 요하네스 케플러는 코페르니쿠스의 지동설이 발표된 지 28년 후인 1571년 12월 27일, 독일의 작은 도시 바일에서 태어났다. 칠삭둥이인데다 태어나면서부터 병약했다. 아버지는 “부도덕하고 거칠고 싸움꾼”인 용병이었고, 어머니는 술집 딸로 “성미가 까다롭고 수다스러운” 여자였다.(케플러의 표현) 양친 누구로부터도 그다지 사랑을 받지 못한 케플러는 4살 때 천연두를 앓아 그 후유증으로 근시에 복시(複視)까지 겹쳐 평생을 고통받으며 살았다. 내장기관도 좋지 않았고, 손가락도 온전하지 못해, 가족들이 보기에 장래에 선택할 수 있는 직업이라곤 성직자밖엔 없어 보였다. 아버지는 얼마 후 집을 떠나고는 다시는 돌아오지 않았다. 한마디로 모든 불운을 한 몸에 타고난 아이가 바로 어린 시절의 케플러였다. 가족들은 어린 케플러를 성직자로 만들기 위해 수도원 학교에 넣었다. 병약하고 내성적인 케플러가 동급생들에게 인기가 있을 리 없었다. 스스로도 “나는 성격도 별로 안 좋고...” 등등의 부정적인 묘사를 하기 일쑤였다. 아이들에게 왕따 당하거나 매 맞는 적도 드물지 않았다. 한마디로 3류 인생으로 온갖 멸시를 받으며 어린 시절을 보내야 했다. 그러나, 결코 무시할 수 없는 하나의 재능을 그는 갖고 있었다. 바로 명석한 두뇌였다. 그가 가난한 집안으로부터 거의 학비 지원을 받을 수 없었음에도 대학까지 갔던 것은 오로지 뛰어난 머리 덕분이었다. 항상 장학금을 받아냈던 것이다. 특히 수학에서 그는 발군의 재능을 보였다. 케플러는 대학에서 신학과 철학을 전공했지만, 틈틈이 수학과 천문학을 공부하며 과학적 지식을 쌓아나갔다. 수학의 천재였던 케플러는 프톨레마이오스 체계보다 코페르니쿠스 체계가 수학적으로 더욱 아름답다고 생각했다. 그는 유클리드 기하학을 배우면서 완전한 형상과 코스모스의 영광을 엿보았다는 느낌을 받았다. 그때의 심경을 케플러는 이렇게 표현했다. “기하학은 천지창조 이전부터 있었다. 기하학은 신의 뜻과 함께 영원히 공존한다. (...) 기하학은 천지창조의 본보기였다. (...) 기하학은 신 그 자체이다.” 대학을 졸업하고 신학 학위 과정에 들어가려 했던 케플러에게 그라츠의 한 개신교 학교에서 수학과 천문학을 가르쳐달라는 제안이 들어왔을 때, 22살의 그는 주저없이 목사의 길을 버리고 신학교를 떠났다. 그라츠에서 케플러에게 맡겨진 임무 중의 하나는 예언과 부합하도록 점성력(占星曆)을 뜯어고치는 일이었다. 당시 이런 일은 관행이었다. 16세기에는 천문학과 점성술은 그 경계가 모호했다. 케플러의 첫 달력이 나왔을 때 그가 예상치 못한 결과가 나타났다. 그는 터키의 침공과 추운 겨울을 예견했는데, 두 가지 예측이 모두 들어맞아 예언자로 명성을 얻게 되었던 것이다. 그는 살면서 궁할 때마다 점성술로 돌아오곤 했지만, 그 자신은 점성술을 믿지 않았다. 점성술에 대한 그의 한탄이 그것을 증명해준다. “점성술은 어머니인 천문학을 먹여살리는 슬픈 창녀일 뿐이다.” 케플러가 우주를 창조한 신의 마음을 알기 위한 기나긴 여행을 떠나게 된 것은 하나의 계시 때문이었다. 천문학의 일대 혁신을 가져온 계시의 순간은 어느 화창한 여름날 그가 학생들에게 기하학을 가르칠 때 찾아왔다. 행성들은 왜 코페르니쿠스가 알아낸 간격의 궤도만을 따라 도는가? 그 누구도 던져보지 못한 질문이었다. 케플러의 생각은 태양계 구조의 근본에까지 닿았던 것이다. 케플러는 행성 궤도와 기하학은 깊은 관련이 있을 거라는 자신의 가설을 입증하기 위해 기나긴 여정에 들어섰다. 그리고 이윽고 태양계의 비밀을 푸는 기하학적 열쇠를 손에 쥐었다고 확신했지만, 여전히 다른 의문들이 남아 있었다. ‘왜 바깥쪽 행성은 안쪽 행성보다 느리게 태양 둘레는 도는가?’ 이는 케플러 이전의 어떤 천문학자도 제기하지 않았던 문제였다. 케플러는 이에 대해 태양으로부터 나오는 빛과 같은 어떤 보이지 않는 힘이 행성들을 조종한다고 결론 내렸다. 케플러는 자신의 이런 이론을 담아 '우주의 신비'(1596)라는 제목으로 책을 출간, 여러 곳에 보냈다. 갈릴레오도 그 책을 받은 사람 중의 하나였지만, 서문만 읽어보고는 내용은 끝내 읽지 않았다. 반면 튀코 브레헤는 케플러의 이론에 감명받았을 뿐 아니라, 케플러의 ‘천재’를 알아보았다. '우주의 신비'는 케플러의 삶을 바꾸어놓았다. 시골 학교의 수학 선생에 지나지 않았던 케플러는 이 책으로 인해 유럽 천문학계에 어느 정도 이름이 알려졌고, 이것을 고리로 하여 황실 수학자이자 우라니엔보리 천문대장인 튀코 브라헤(1546~1601)의 초청을 받아 그와 같이 일하게 되었다. 역사상 가장 위대한 육안 관측 천문학자로 꼽히는 튀코는 당시 가장 정확하고 풍부한 행성 관측자료를 갖고 있었다. 그러나 그것을 요리할 만한 수학적인 밑천이 부족했다. 이에 반해, 케플러는 시력이 나빠 관측에는 약했지만, 강력한 이론적인 무기, 곧 수학을 갖고 있었다. 이런 면에서 본다면 둘은 어느 정도 궁합이 맞는 짝이라 할 수 있었다. 케플러의 '화성 전쟁' 케플러가 튀코의 조수로 가게 된 또 하나의 이유는 튀코가 가지고 있던 풍부한 관측자료에 있었다. 매의 눈을 가진 튀코는 망원경이 발명되기 35년 전부터 행성의 겉보기 운동을 측정하는 데 모든 것을 바친 인물이었다. 따라서 그가 행한 관측의 정밀도는 당대 최고였다. 54살의 튀코와 29살의 케플러의 만남은 그다지 부드럽지 못했다. 한 사람은 당대 최고의 기량을 자랑하는 관측의 귀재였고, 다른 한 사람은 제일의 이론가였다. 협력은 쉽지 않았다. 튀코의 경계심 때문이었다. 행인지 불행인지 케플러가 우라니엔보리에서 일한 지 18개월 만에 튀코는 병으로 급사했다. 어느 만찬에서 포도주를 과음한 뒤 소변을 참다가 방광염에 걸렸고, 그것이 악화되어 며칠 후 숨을 거둔 것이다. 브라헤는 숨을 거두기 직전 "내 삶이 헛되지 않았다고 하소서!" 하고 외친 튀코는 그토록 아끼던 관측자료를 케플러에게 모두 물려준다고 유언했다. 튀코가 죽은 후 케플러는 그 뒤를 이어 황실 수학자로 임명되었고, 튀코의 자료 분석에 밤낮 없이 매달렸다. 케플러가 가장 시간과 정열을 쏟아부었던 과제는 화성 궤도 계산이었다. 지구와 화성이 실제로 태양 주위를 어떤 식으로 운동하기에 화성이 우리 눈에 공중제비를 돌듯이 역행운동을 하는 것일까? 실제로 화성을 관측하노라면, 이제껏 왼쪽으로만 운행하던 화성이 어느 날부터 갑자기 오른쪽으로 방향을 틀어 움직이기 시작하는 것을 볼 수 있다. 그러다가 얼마 후엔 이윽고 다시 방향을 틀어 왼쪽으로 운행을 계속하는 것이다. 이것이 유명한 화성의 역행운동으로, 고래로부터 수많은 천문학자들로 하여금 머리를 싸매게 한 불가사의한 현상이었다. 기원전 6세기의 피타고라스부터 플라톤, 프톨레마이오스 등 모든 천문학자들이 행성들의 궤도는 원이라고 믿어 의심치 않았다. 원이야말로 가장 완벽한 기하학적 도형이므로, 완벽한 존재들인 천상의 천체들은 마땅히 원운동을 해야 하는 것이다. 갈릴레오, 튀코, 코페르니쿠스도 행성 궤도가 원이라는 데에 티끌만한 의심도 없었다. 케플러 역시 화성이 태양 주위를 원궤도에 따라 돈다고 간주하고 브라헤의 관측자료를 분석하고 궤도계산에 매달렸다. 쉽게 끝날 것 같았던 계산은 8년간이나 계속되었다. 그는 복잡하고 지루한 계산을 무려 70차례나 되풀이했다. 이른바 케플러의 ‘화성전쟁’이라 일컬어지는 지난한 작업이었다. 그는 자신의 책에서 이 과정을 지루하다고 느낄지도 모르는 독자를 위해 이런 각주를 달아두기까지 했다. “이 지루한 과정이 진력나시거든, 이런 계산을 적어도 70번이나 했던 저를 생각하시고 참아주십시오.” 케플러는 타원공식을 사용해 다시 자료분석을 시도했다. 그 공식은 고대 그리스의 페르가의 아폴로니오스(BC 262~190)가 처음 만들어낸 식이었다. 결과는 브라헤의 관측값과 완전 일치했다! 케플러는 탄성과 탄식을 함께 토해냈다. “자연의 진리가 나의 거부로 쫓겨났었지만, 인정을 받고자 겉모습을 바꾸고 슬그머니 뒷문으로 들어왔으니.... 아, 나야말로 정말 멍청이였구나!” 화성이 타원궤도를 돈다는 것은 이렇게 오랜 노역 끝에 얻어진 것이었다. 다른 행성들도 타원궤도를 돌지만, 화성보다는 훨씬 원에 가깝다. 태양은 타원궤도의 중심에 위치한 것이 아니라, 중심을 조금 벗어난 초점에 자리한다. 행성의 공전속도는 태양이 가까울수록 빨라지고 멀어질수록 느려진다. 이런 운동 때문에 행성이 태양을 향해 계속 떨어지는 중이지만, 결코 태양에 곤두박질하지는 않는다. ​우주의 이정표를 세우다 행성운동을 규정한 타원의 법칙과 동일면적의 법칙은 1609년에 그의 책 '새 천문학'에 발표했다. 그리고 그로부터 10년 후, '우주의 조화'에서 그의 제3법칙 조화의 법칙을 발표함으로써 케플러의 3대법칙은 완결되었다. 케플러 법칙을 문장으로 요약하면 다음과 같다. 1. 모든 행성의 궤도는 태양을 하나의 초점에 두는 타원궤도이다.2. 태양과 행성을 잇는 직선은 항상 일정한 넓이를 쓸고 지나간다.3. 행성의 공전주기의 제곱은 행성과 태양 사이 평균 거리의 세제곱에 비례한다. 케플러는 3대법칙을 완결한 후, 자신이 신이 우주를 설계한 논리를 발견했다고 믿었기 때문에 엄청난 희열감을 느꼈다. 행성운동의 법칙을 최초로 과학적으로 규명한 케플러 법칙은 행성운동의 거리와 시간관계를 밝힘으로써 60년 후 뉴턴의 중력 방정식을 선도한 것이기도 했다. 케플러는 놀랍게도 태양과 행성 사이에는 보이지 않는 어떤 힘이 작용하며, 행성운동의 근본 원인이 자기력과 유사한 성격의 것이라고 제안함으로써 중력 또는 만유인력을 예견했던 것이다. 이 점에 대해 '코스모스'의 저자 칼 세이건은 이렇게 말한 적이 있다. "뉴턴은 만유인력 법칙의 발견에 케플러의 신세를 엄청나게 졌다. 백 번을 감사하다는 말을 해도 모자랄 터인데, 그는 단 한 번도 케플러에게 감사의 말을 하지 않았다." 케플러는 연구가 수행되는 중에도 신변엔 고통이 떠나지 않았다. 1611년, 30년 전쟁의 군인들이 옮긴 전염병 탓에 그의 아내와 가장 사랑하던 아들이 세상을 떠났다. 엎친 데 덮친 격으로 그의 후견인이던 루돌프 황제가 폐위됨에 따라 케플러는 졸지에 일자리를 잃었다. 인류를 위한 우주로의 거보를 내디딘 존재였지만, 케플러의 만년은 흐린 겨울날처럼 스산했다. 30년 전쟁이 유럽을 휩쓰는 가운데 케플러는 모든 후원자를 잃고 가난에 내몰렸다. 그의 만년은 돈을 구하고 후원자를 찾는 피곤한 여정으로 메워졌다. 그러던 중 어느 추운 늦가을, 밀린 급료를 받기 위해 노구를 끌고 먼 길을 나섰다가, 독일 레겐스부르크에서 병을 얻어 며칠 고열에 시달리다 숨을 거두고 말았다. 1630년 11월 15일이었다. 향년 59세. 그날 밤 하늘에서 유성우가 내렸다고 한다. 출생에서부터 임종에 이르기까지 오로지 불우하기만 했던 이 거인의 유해는 성벽 밖 공동묘지에 쓸쓸히 묻혔다. 빗돌에는 그가 지은 다음과 같은 문장이 적혀 있었다. “어제는 하늘을 재더니, 오늘 나는 어둠을 재고 있다. 나는 뜻을 하늘로 뻗쳤혔지만, 육신은 땅에 남는구나.” 그러나 그의 무덤도 30년 전쟁 와중에 군대에 의해 훼손되어 사라지고 말았다. 케플러가 평생을 바쳐 고난과 싸우며 이룩해낸 그의 업적은 후세 과학사학자들에 의해 ‘과학혁명의 열쇠’라는 평가와 함께 케플러를 그 혁명의 중심 인물로 올려놓았다. 과학사가 제임스 R. 뵐켈은 케플러의 업적이 갈릴레오의 업적보다 천문학적으로 더욱 중요하다고 평가했다. 케플러는 행성운동 법칙 제3법칙을 연구할 당시, 지구에 적용되는 측정 가능한 물리 법칙들이 다른 천체들에도 똑같이 적용된다는 점을 간파했고, 이로써 인류사 최초로 천체 운동에서 신비주의가 배제되었던 것이다. 코페르니쿠스에서 한 걸음 더 나아가 천상의 비밀을 보다 확실하게 세상에 내보인 케플러는 행성운동에 대한 최초의 과학적인 이론인 ‘케플러 법칙’을 정립함으로써 문자 그대로 우주로 향한 인류의 위대한 거보(巨步)를 내딛었다. 영국 물리학자 스티븐 호킹은 케플러의 삶을 이렇게 평했다. "만약 절대적인 엄밀함을 추구하면서 평생 동안 가장 헌신적인 삶을 산 사람에게 주는 상이 있다면, 독일의 천문학자 요하네스 케플러가 그 상을 받았을 것이다.” 2009년, 미항공우주국(NASA)은 케플러의 천문학에 대한 기여를 기리기 위해 우주 망원경에 케플러의 이름을 붙였다. 이것이 케플러 계획이다. 그리고 유엔은 갈릴레오가 최초로 망원경 천체관측을 행하고 케플러가 그의 '새 천문학'을 발간한 지 400주년 되는 2009년을 '세계천문의 해'로 정해 그를 기렸다. 그러나 무엇보다 후학인 칼 세이건의 다음과 같은 말이 케플러를 위한 최상의 찬사가 될 것이다. “우주 탐사선이 광대한 우주를 가로질러 외계로 달려갈 때, 사람이고 기계고 가릴 것 없이 확고부동한 이정표가 하나 있다. 그것은 케플러가 밝혀낸 행성운동에 관한 세 가지 법칙이다. 그의 평생에 걸친 수고로 그는 발견의 환희를 맛보았고, 우리는 우주의 이정표를 얻었다.” 이광식 통신원 joand999@naver.com

-로켓에 분골 실은 뒤 달에 착륙 게획 장의사들의 영업 영역이 달까지 확대될 전망이다. 미국 샌프란시스코를 근거지로 한 엘리시움 스페이스 사는 지난 12일(현지시간) 피츠버그의 민간우주기술업체인 애스트로보틱 테크놀로지(Astrobotic Technology)사와 고인의 분골을 로켓으로 달까지 운송해 애스트로보틱의 그리핀 착륙선을 이용해 월면에 내리는 계약을 체결했다. 엘리시움 스페이스는 올해 말 지구 궤도로 올려보낼 최초의 장례를 계획하고 있다. 또다른 장의업체인 휴스턴의 셀레스티스 사 역시 화장한 분골을 월면에 장사 지내는 사업에 뛰어들었다. 이 회사의 월면장 비용은 1만 2,500달러(한화 약 1500만원)에서부터 시작된다. 이에 비해 엘레시움 스페이스의 월면장 가격은 1만 1,950달러로 비슷한 수준이다. 단, 최초 50명까지는 봉사가격 9,950달러(약 1170만원)로 모신다고 한다. 애스트로보틱 사와 문 익스프레스 사는 정부와 학술단체, 민간회사 등을 고객으로 달까지 유해를 운송하는 사업을 추진하고 있는데, 특히 두 회사는 2017년 말까지 달에 착륙선을 보내는 3000만 달러짜리 ‘구글 루나 X프라이즈'(Google Lunar X Prize)를 따내기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다. NASA 엔지니어 출신인 토머스 시바이트 엘리시움 스페이스 CEO는 ​“우리는 처음부터 달이 최고의 이상적인 안식처가 될 것이라고 생각하고 이 사업을 추진하게 됐다” 면서 “이 새로운 장의 문화는 우리 문명의 새 장을 열 것이라 확신한다"고 밝혔다. 지구 외의 영면처로서 달이 유일한 공간은 아니다. 셀레스티스와 엘리시움 두 회사는 고인의 유택 장소로 심우주와 지구 궤도도 생각하고 있다. 후자의 경우 고인의 유골은 결국 지구 대기권에서 별똥별로 마감하게 될 것이다. -올해말 최초의 '지구 궤도 장례' 추진 그러나 두 회사 공히 유해를 우주로 운송할 자체 로켓을 보유하고 있지는 않다. 따라서 우주로 쏘아올려질 로켓에 유해를 편승시킬 계획이다. 셀레스티스는 이미 13차례 우주 장례를 치른 경력을 갖고 있다. 최초의 우주 장례는 1997년에 있었다. 오비털 사이언스(Orbital Sciences/오비털 ATK)의 처녀 비행 때 페가수스 로켓에 실린 캡슐에 24명의 유해가 지구 궤도에 올려졌는데, 그 면면을 보면, ‘스타 트랙’의 제작자 진 로든버리, 작가이자 심리학자인 티모시 리어리, 물리학자로서 우주탐사에 참여했던 제러드 오닐 등등이다. 이 캡슐은 2002년 지구 대기권으로 진입해서 별똥별이 됐다. 셀레스티스 사는 이미 달에도 유해를 보낸 적이 있다. 미항공우주국(NASA)의 달 궤도선 루나 프로스펙터에 행성지질학​자인 유진 슈메이커의 분골 일부를 실어보낼 때 이 회사가 해당 업무를 맡았던 것이다. 유진 슈메이커는 달에 가는 것을 평생의 소원으로 삼았는데, 그 자신은 지병으로 가지 못하는 대신 그에게 달 지질학을 배운 제자들이 스승의 꿈을 죽어서라도 이루어주고자 그의 유해를 탐사선에 실어보낸 것이다. 로켓은 1998년에 발사되었고, 그의 유해를 담은 캡슐은 이듬해 7월 달의 남극 가까이 영원한 그늘에 덮인 크레이터에 충돌함으로써 최초의 월면장으로 기록되었다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

표면 아래에 거대한 바다가 숨겨져 있을 가능성이 높은 천체가 있다. 바로 '달부자' 토성의 위성 디오네(Dione)다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 토성 탐사선 카시니호가 근접 촬영한 여러 장의 디오네 사진을 홈페이지를 통해 공개했다. 마치 토성고리에 베인듯 수많은 상처와 곰보 자국으로 가득한 디오네는 1684년 천문학자 지오바니 카시니가 발견한 토성의 위성이다. 지름 1123㎞, 공전주기는 2.7일이며 특히 2년 전 NASA 제트추진 연구소는 디오네 표면 아래에 거대한 바다가 숨겨져 있을 가능성을 언급해 관심을 모은 바 있다. 카시니호는 우리시간으로 18일 오전 디오네에 474km 거리까지 최근접해 몇 m 크기의 물체까지 식별할 수 있는 디오네의 최고 해상도 사진들을 지구로 전송했다. NASA 측은 "그간 토성 탐사 임무를 성공적으로 완수한 카시니호의 마지막 디오네 근접 사진" 이라고 그 의미를 설명했다. 　　 역대 총 5차례에 걸쳐 디오네에 접근한 카시니호 덕에 인류는 눈 앞에서 디오네의 모습을 볼 수 있었다. 사진에도 드러나듯 디오네는 우리의 달처럼 수많은 크레이터의 천국인데 이는 소행성 등의 천체 충돌과 과거 얼음 화산의 활동으로 인한 것으로 추측된다. 특히 디오네는 마치 하얗게 화장을 한 듯 밝게 빛나는데 이는 이웃한 위성인 엔셀라두스(Enceladus) 때문이다. 지름이 약 500km에 불과한 엔셀라두스는 수증기와 얼음의 간헐천이 뿜어져 나오는 것이 특징이다. 이 간헐천은 최대 수백km에 달하는 거대한 장관을 연출할 뿐 아니라 그 결과물인 얼음이 위성의 표면을 눈송이처럼 하얗게 만든다. 수증기가 순식간에 얼어서 미세 얼음 입자가 되기 때문이다. 바로 이 미세입자가 이웃한 디오네의 표면을 덮어 ‘상처’ 난 곳에 연고를 바르듯 표면을 밝게 만든 것이다. 지난 1997년 발사돼 7년을 날아 지난 2004년 토성에 도착한 카시니호는 그간 이 거대 가스 행성의 궤도를 돌면서 토성과 그 위성들에 대한 정보를 지구로 보내왔다. 그러나 카시니호는 연료가 바닥나면서 이제 토성 미션의 마지막 단계에 돌입한 상태다. 그 최후의 임무는 토성의 고리들 사이를 누비는 최근접 궤도 비행을 하는 것으로 '카시니 그랜드 피날레’로 불린다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

“도회지에 오래 살다 보니 진한 어둠이 그리울 때가 있다/왜 있지 않은가 광 속처럼 한 치 앞도 분간키 어려운, 캄캄한, 그 원색의 어둠이 뜬금없이 울컥 사무칠 때가 있는 것이다/도시의 어둠은 지쳐 있다 오래 입은 난닝구처럼 너덜너덜하고 빵꾸가 난 곳도 있다/밤마다 휘황찬란한 불빛에 쫓긴 어둠들은 어디에서 유숙하는 것일까” -졸시, ‘어둠이 그립다’ 전문. “울퉁불퉁한 시골길을 걷는다/두근두근 길도 내가 그리웠나 보다/이제사 알겠다/내가 시골길에서 자주 넘어지는 이유” -졸시, ‘시골길’ 전문. 서울에 살림을 부리고 산 지 어느새 서른 해가 넘어가고 있다. 도시 문명의 일원으로 정신없이 살다 보니 뜬금없이, 도시로 편입되기 전의 느슨하고 태만했던, 농경적 삶이 간절하게 그리울 때가 있다. 물론 내 몸은 이미 도시의 소음에 이미 정이 든 데다 길들여져 어쩌다 산사같이 적막한 곳에서 하룻밤 유숙이라도 할라치면 외려 쉽게 잠들지 못해 전전반측하기 일쑤다. 그러니 내가 예전의 조용한 삶을 새삼 그리워하는 것은 어쩌면 관념의 유희일지도 모를 일이다. 그것을 익히 잘 알면서도 불쑥불쑥 도지는 탈주에의 욕망 혹은 본향에의 그리움은 어인 일인가. 현대인들이 일부러 짬을 내 오지를 여행하거나 탐험하는 것은 지금과는 다른 시간대를 누려 보기 위함일는지 모른다. 우리가 사는 시대를 흔히 ‘광속의 시대’라고 일컫는다. 이 과장된 말은 무한경쟁 속에서 촌음을 다투며 살기 때문에 생겨난 말일 것이다. 이렇게 어지러운 생활의 궤도를 벗어나 시간의 흐름을 감지하지 않아도 되는 여유와 낭만을 맛보기 위해 그렇게 비싼 비용과 힘을 들여 오지를 찾는 것이 아닐까. 도회지 어둠은 지쳐 있다. 그것은 마치 오래 입은 러닝셔츠같이 군데군데 구멍이 나 있고 노숙자들처럼 피로와 권태에 쩌들어 있다. 이처럼 도회지 어둠이 혈우병 앓는 여인처럼 파리하게 병색이 완연한 것은 밤 내내 폭력을 방불케 하는 소음과 불빛으로 인해 불면의 고통을 겪기 때문일 것이다. 더러 가다가 밤늦게 귀가할 때 나는 이처럼 널브러져 있는 도회의 어둠을 일부러 눈여겨보게 될 때가 있는데, 그럴 때마다 참으로 안쓰러운 감정이 들지 않을 수 없다. 도회지 길들 또한 도회지 어둠 못지않게 아니, 그 이상으로 지쳐 있기 일쑤다. 수면 부족으로 탄력을 잃은 길들의 부숭부숭 부어 있는 몰골이라니! 이에 반해 시골길은 언제 보아도 싱싱하고 풋풋하다. 이두박근을 자랑하는 길들. 이들이 이렇듯 늙지 않고 젊게 살 수 있는 것은 숙면 덕택이다. 시골길은 밤이 오면 낮 동안 마을과 마을, 읍내까지 다녀오느라 먼지로 두꺼워진 몸을 서늘하게 달빛에 맡기고 온갖 짐승, 새소리 끌어들여 굳어진 근육을 푼다. 그러고는 밤이 이슥해지면 별이, 깨알 같은 별들이 소복이 내려 쌓이고 산골짝을 흘러내리는 물소리가 빗자루 되어 일과의 고역을 쓸어내린다. 그 샛길은 잠꼬대 한 번 없이 긴 잠을 곤하게 잔다. 그리하여 이튿날 새벽이슬이 톡, 톡, 톡 이마를 치면 투덜대며 일어나 저를 밟으며 또 하루를 살아낼 이들을 위해 길은 기꺼이 길이 되는 것이다. 칠흑같이 어둠이 빼곡하게 들어차 한 치 앞도 분간키 어려운 길을 걷다가 하늘을 올려다보면 무리 지어 피어오른 별꽃들이 현란하여 어지러울 지경인 시골의 밤길을 걷고 싶다. 그런 날은 은륜을 굴리며, 산의 팔부 능선쯤을 기어오르는 달의 숨소리가 손에 잡힐 듯 환하게 들려올 것이다.

달에는 용암 동굴(lava tube)이 있다. 고대 달에 화산 활동이 있었기 때문이다. 뜨거운 용암이 지표 밑을 흘러간 후 그 빈자리에는 동굴이 생긴다. 이런 용암 동굴은 지구의 화산 지형에서도 쉽게 찾을 수 있다. 아마 태양계의 다른 행성과 위성에도 용암 동굴이 존재하겠지만, 현재까지 잘 밝혀진 것은 지구 이외에는 달의 용암 동굴이 유일하다. 달의 용암 동굴은 미국 항공우주국(NASA)의 과학자들에게 여러 가지 의미가 있다. 지구 이외의 장소에서 볼 수 있는 용암 지형이라는 점도 흥미로운 부분이지만, 그보다는 미래의 달 기지 건설 후보지 가운데 하나이기 때문이다. 달 기지 건설에서 매우 골치 아픈 점은 강력한 방사선의 존재다. 달은 지구와 달리 대기와 자기장이 없어 태양과 우주에서 날아오는 고에너지 방사선 입자가 그대로 쏟아지기 때문이다. 그러나 용암 동굴 안에 기지를 건설하면 이런 문제는 쉽게 극복할 수 있다. 더불어 달 표면으로 날아오는 운석 충돌에서도 안전하다. NASA의 달 탐사선 LRO(Lunar Reconnaissance Orbiter)는 2009년부터 달 표면을 정밀 관측해 왔는데, 달의 용암 동굴 역시 중요한 관측 대상이다. 그런데 땅속에 있는 동굴을 어떻게 관측할 수 있을까? 지구의 용암 동굴에서도 볼 수 있는 일이지만, 지반이 약한 용암 동굴 일부가 함몰되어 일종의 싱크홀 같은 지형을 형성하는 경우가 있다. 그러면 그 내부의 공간이 있다는 사실을 알 수 있다. 지구에서는 물에 의한 침식 작용이 중요하지만, 달에서는 운석 충돌로 인한 크레이터 역시 이런 함몰 지형 형성에 영향을 미치는 것으로 생각된다. 달 구덩이(lunar pit)라고 불리는 이런 함몰 지형은 크레이터와 분명히 구분되며 지금까지 200개 정도의 사례가 보고되어 있다. 이 장소 중 일부는 미래 달 기지 건설에 유력한 후보다. 심지어 도시 건설도 가능하다고 믿는 과학자도 있다. 물론 이곳에 기지를 건설하기 위해서는 추가 붕괴 가능성이 없는 장소를 물색해야만 한다. 내부의 공간이 얼마나 큰지 정확히 알 필요도 있다. 하지만 이 동굴에 로봇이라도 보내지 않는 이상 그 내부를 직접 들여다볼 방법은 없었다. 위스콘신 매디슨 대학(University of Wisconsin-Madison)의 과학자들은 이 문제를 해결할 놀라운 신기술을 제안했다. 레이저를 발사해 여기서 반사되는 빛을 분석(fires and recaptures scattered laser light)하는 방법이다. 이를 이용하면 직접 보이지 않는 구석에 어떤 것이 있는지를 대략 알 수 있다. 예를 들어 방문을 살짝 열고 직접 보이지 않는 방향에 있는 사람의 존재를 알 수 있다. 여기에는 초당 1조 프레임으로 사진을 찍을 수 있는 MIT의 초고속 카메라 기술이 응용된다. 이 프로젝트는 NASA 페리스코프(PERISCOPE) 계획의 일부로 NASA에서 자금을 지원받고 있다. 이 방법을 이용하면 동굴 안으로 내려가지 않고 달 궤도에서 동굴의 대략적인 깊이와 길이에 대한 정보를 얻을 수 있다. 그러면 미래 로봇을 보내 탐사할만한 동굴이 어디인지 알 수 있을 것이다. 연구팀은 더 나아가 이 기술이 다른 분야에도 널리 이용될 수 있다고 믿고 있다. 과연 달의 용암 동굴에 무엇이 있을지는 아직 알 수 없다. 하지만 앞으로 연구를 통해서 새로운 사실이 밝혀질 것으로 기대된다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

미국 항공우주국(NASA)의 우주 왕복선은 한때 미국 과학기술력의 상징처럼 받아들여졌다. 하지만 사실 우리가 아는 우주 왕복선은 예산과의 타협으로 태어난 산물이다. 본래 NASA가 1970년대에 개발했던 것은 완전히 재사용이 가능한 어미-자식형 로켓이었다. 그러나 비용과 개발 난이도 문제로 인해 결국 우주 왕복선에 한 번 쓰고 버리는 거대한 연료탱크를 달고 그것도 모자라 두 개의 고체 로켓을 탑재하는 방식으로 변경되면서 비용이 급상승했다. 여기에 1986년 챌린저호 참사 이후에는 매번 발사 때마다 더 엄격한 검사를 진행해 사실상 우주선을 매번 조립하는 수준으로 유지 보수가 복잡해져 비용이 더 상승했다. 본래 우주 왕복선의 목적은 한 번 쓰고 버리는 로켓 대신 여러 번 쓰는 로켓으로 우주 발사 비용을 절감하는 것이었다. 그러나 우주 왕복선의 비용이 상승하면서 오히려 기존의 일회용 로켓보다 비용이 더 들어가는 웃지 못할 일이 발생했다. 결국, NASA가 우주 왕복선을 퇴역시키고 기존의 일회용 로켓으로 다시 돌아온 이유다. - 우주 왕복선의 심장을 물려받은 SLS 인류를 달 궤도 너머 심우주로 보낼 새로운 로켓의 이름은 SLS(Space Launch System)이다. 이 로켓은 2030년대 미국의 화성 유인 탐사에서 핵심적인 역할을 할 예정이다. 본래 NASA는 아레스 로켓이라는 차세대 대형 로켓을 개발 중이었으나 두 가지 형태의 로켓을 개발할 예산이 없어 취소되고 SLS로 대체되는 등 여러 가지 우여곡절을 겪었다. 과거 인류를 달에 보낸 새턴V 로켓보다 더 강력한 SLS는 2018년 첫 시험 비행을 할 예정이다. 하지만 우주 왕복선보다는 새턴V 로켓을 닮은 외형에도 불구하고 사실 SLS는 우주 왕복선의 엔진을 물려받게 된다. 이는 예산을 아끼는 측면 외에도 오랜 세월 검증된 엔진을 탑재해 성공 가능성을 높이고 개발 시간을 단축하려는 의도다. 1981년 처음 발사된 우주 왕복선에는 RS-25 로켓 엔진이 탑재되었다. 이 엔진은 지름 2.4m, 높이 4.3m에 달하는 대형 로켓 엔진으로 해수면에서 1,670kN의 엄청난 추력을 발생시킬 수 있다. 우주 왕복선에는 이 엔진 3개가 탑재되는데, 지상에서 발사 시에는 연료 탱크 양옆에 있는 고체 로켓 부스터(SRB)가 추가적인 추력을 제공해 수천t의 육중한 로켓을 하늘로 쏘아 올린다. SLS에는 우주 왕복선에 탑재된 RS-25 엔진 4개가 탑재된다. 물론 세월이 흐른 만큼 초기 우주 왕복선과 같은 엔진을 사용하는 것이 아니라 개량형 엔진을 사용하게 된다. SLS에 처음 탑재될 엔진은 Block II RS-25D 엔진이다. 여기에 1단인 코어 스테이지 양옆에 고체 로켓 부스터의 개량형이 탑재된다. 모습은 바뀌었지만, 그 가슴에는 우주 왕복선의 심장이 뛰고 있다. RS-25 엔진은 최근 예정된 지상 연소 테스트를 성공적으로 마무리했다. 굉음을 내며 힘차게 불꽃을 내뿜은 RS-25D 엔진은 이제 달로 향하는 첫 비행을 준비 중이다. - 인류를 달 궤도 너머로 보내기 위해 SLS의 첫 번째 비행은 2018년 11월경으로 예정되어 있다. 이 첫 번째 발사에는 일단 무인 테스트를 먼저 진행한다. 인류를 달 너머로 보낼 오리온 우주선을 우주인 없이 발사해 달 선회궤도를 돌게 하는 것이다. 2021년에는 달 궤도나 혹은 그 너머에 있는 소행성을 탐사하는 임무가 계획 중이다. (이 임무는 다소 변경이 있을 수 있다) 이 임무는 화성 유인 탐사 미션의 사전연습 성격이 강하다. 이 임무에서 SLS의 성능 테스트는 물론 실제 우주 비행사가 탑승해 오리온 우주선과 함께 여러 가지 탐사 임무를 수행할 것이다. 여기까지 순조롭게 진행되더라도 화성까지의 길은 험난하다. 지구에서 화성까지의 거리는 지구에서 달까지의 거리와는 비교할 수 없을 만큼 멀기 때문이다. 따라서 현재 화성으로 인류를 실어나를 화성 수송 우주선(MTV)의 개발이 한창이다. 여러 가지 아이디어들이 준비 중에 있는데, 그중 하나는 원자력 우주선이다. 연료를 아끼기 위해서는 다른 대안이 없다는 주장도 있지만, 아직 확정된 것은 아니다. 화성 수송 우주선이 어떤 형식으로 결론이 나든 간에 이 우주선을 지구에서 우주로 실어나르는 것 역시 SLS 로켓 외에는 불가능한 일이다. SLS는 최대 130t의 화물을 지구 저궤도로 실어나를 수 있는 유일한 대형 우주 수송 로켓이기 때문이다. 사실 인류가 화성에 발을 내딛기 위해서는 앞으로 여러 난관을 돌파해야 한다. SLS가 성공적으로 개발된다고 해도 화성 유인 탐사가 반드시 성공한다는 보장은 없다. 그러나 SLS가 실패한다면 인류의 화성 탐사는 다시 먼 미래를 기약할 수밖에 없다. 따라서 지금 개발 중인 NASA의 SLS의 어깨가 무겁다. RS-25가 든든한 심장으로 SLS를 들어 올리기를 기대해본다. 동영상 https://www.youtube.com/watch?v=XP1CQtV8Qk8 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

토성의 아름다운 고리 가운데 하나인 ‘F고리’. 거의 얼음으로 이뤄진 이 고리가 어떻게 생성되고 유지되고 있는지 그 비밀을 과학자들이 풀어냈다. 국제학술지 ‘네이처 지오사이언스’(Nature Geoscience) 최신호(8월 17일자)에 공개된 연구논문에 따르면, 태양계 6번째 행성인 토성에서 약 14만 km 거리에 있는 F고리가 밀도 높은 ‘핵’을 지닌 작은 위성들이 충돌하면서 생성됐다는 것이 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션 등을 통해 밝혀졌다. 토성 5번째 고리인 F고리는 양치기 위성인 ‘판도라’와 ‘프로메테우스’의 중력에 의해 그 형태가 유지되고 있다. 양치기 위성은 행성 고리 사이에 간극(빈틈)을 주는 것으로 알려졌다. 폭 14만 km에 달하는 A고리와 2600km 정도 되는 ‘로슈 간극’ 다음에 위치한 F고리는 폭이 30~500km밖에 안 될 정도로 가늘며 그 성분은 90% 이상이 얼음으로 이뤄져 있다. 두 위성에 의해 충돌하거나 확산하지 않고 그 형태를 유지하고 있는 F고리에 대해 과학자들은 토성 탐사선 카시니호로 관측한 데이터를 분석해 고리를 사이에 두고 있는 두 위성에 얼음과 암석 등 밀도 높은 ‘핵’ 부분이 존재하는 것으로 예측하고 있다. 연구를 이끈 효도 류키(27) 일본 고베대학원 이학연구학과 연구원은 “시뮬레이션에서 핵을 가진 작은 위성들이 충돌하면서 완전히 파괴되지 않고 두 위성이 먼저 탄생했고 이때 파괴돼 흩날린 입자들이 두 위성 궤도 사이로 확산해 고리를 형성했다”면서 “이는 현재 상태를 설명할 수 있다”고 말했다. 반면, 핵이 없는 위성끼리의 충돌은 시뮬레이션에서 고리와 위성을 형성하지 못했다고 밝혔다 연구를 지도한 오오츠키 케이지 고베대학원 지구물리학과 교수는 “지구에 천체가 충돌해 생긴 파편으로 고리가 생겨 거기서 달이 생성됐을 수 있다는 견해도 있어 이번 연구는 달의 형성 과정을 파악하는 것에도 의의가 있다”고 말했다. 또 이번 연구는 토성과 마찬가지로 천왕성과 같은 고리와 위성을 지닌 행성에 관한 연구에도 영향을 줄 것으로 여겨진다. 오오츠키 교수는 “태양계 안팎에 있는 다양한 위성과 고리의 기원을 해명하는 것으로 이어질 것”이라고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

장의사들의 영업 영역이 달까지 확대될 전망이다. 미국 샌프란시스코를 근거지로 한 엘리시움 스페이스 사는 12일(현지시간) 피츠버그의 민간우주기술업체인 애스트로보틱 테크놀로지(Astrobotic Technology)사와 고인의 분골을 로켓으로 달까지 운송해 애스트로보틱의 그리핀 착륙선을 이용해 월면에 내리는 계약을 체결했다. 또다른 장의업체인 휴스턴의 셀레스티스 사 역시 화장한 분골을 월면에 장사 지내는 사업에 뛰어들었다. 이 회사의 월면장 비용은 1만 2,500달러(한화 약 1500만원)에서부터 시작된다. 이에 비해 엘레시움 스페이스의 월면장 가격은 1만 1,950달러로 비슷한 수준이다. 단, 최초 50명까지는 봉사가격 9,950달러(약 1170만원)로 모신다고 한다. NASA 엔지니어 출신인 토머스 시바이트 엘리시움 스페이스 CEO는 ​“우리는 처음부터 달이 최고의 이상적인 안식처가 될 것이라고 생각하고 이 사업을 추진하게 됐다” 면서 “이 새로운 장의 문화는 우리 문명의 새 장을 열 것이라 확신한다"고 밝혔다. 지구 외의 영면처로서 달이 유일한 공간은 아니다. 셀레스티스와 엘리시움 두 회사는 고인의 유택 장소로 심우주와 지구 궤도도 생각하고 있다. 후자의 경우 고인의 유골은 결국 지구 대기권에서 별똥별로 마감하게 될 것이다. 그러나 두 회사 공히 유해를 우주로 운송할 자체 로켓을 보유하고 있지는 않다. 따라서 우주로 쏘아올려질 로켓에 유해를 편승시킬 계획이다. 셀레스티스는 이미 13차례 우주 장례를 치른 경력을 갖고 있다. 최초의 우주 장례는 1997년에 있었다. 오비털 사이언스(Orbital Sciences/오비털 ATK)의 처녀 비행 때 페가수스 로켓에 실린 캡슐에 24명의 유해가 지구 궤도에 올려졌는데, 그 면면을 보면, ‘스타 트랙’의 제작자 진 로든버리, 작가이자 심리학자인 티모시 리어리, 물리학자로서 우주탐사에 참여했던 제러드 오닐 등등이다. 이 캡슐은 2002년 지구 대기권으로 진입해서 별똥별이 됐다. 셀레스티스 사는 이미 달에도 유해를 보낸 적이 있다. 미항공우주국(NASA)의 달 궤도선 루나 프로스펙터에 행성지질학​자인 유진 슈메이커의 분골 일부를 실어보낼 때 이 회사가 해당 업무를 맡았던 것이다. 유진 슈메이커는 달에 가는 것을 평생의 소원으로 삼았는데, 그 자신은 지병으로 가지 못하는 대신 그에게 달 지질학을 배운 제자들이 스승의 꿈을 죽어서라도 이루어주고자 그의 유해를 탐사선에 실어보낸 것이다. 로켓은 1998년에 발사되었고, 그의 유해를 담은 캡슐은 이듬해 7월 달의 남극 가까이 영원한 그늘에 덮인 크레이터에 충돌함으로써 최초의 월면장으로 기록되었다. 엘리시움 스페이스는 올해 말 지구 궤도로 올려보낼 최초의 장례를 계획하고 있다. 애스트로보틱 사와 문 익스프레스 사는 정부와 학술단체, 민간회사 등을 고객으로 달까지 유해를 운송하는 사업을 추진하고 있는데, 특히 두 회사는 2017년 말까지 달에 착륙선을 보내는 3000만 달러짜리 ‘구글 루나 X프라이즈'(Google Lunar X Prize)를 따내기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

혜성은 물과 이산화탄소의 얼음, 그리고 유기물과 먼지 등으로 구성된 천체이다. 그래서 태양 가까이에 오면 가스와 먼지로 된 거대한 꼬리를 만든다. 오래전 인간은 혜성이 나타나면 불길한 징조로 여겼지만, 사실 알고 보면 자신의 몸을 증발시켜 우리에게 볼거리를 제공하는 아름다운 희생을 하는 셈이다. 보통 혜성은 태양 가까이에서 가장 많은 물질을 뿜어낸다. 그런데 이 가운데는 태양에 너무 가까이 접근해서 전부 증발해 버릴 것 같은 아슬아슬한 혜성도 존재한다. 밀랍으로 붙인 날개를 달고 태양 가까이에서 날다가 결국 밀랍이 녹아 에게 해에 떨어져 죽은 그리스 신화 속 이카로스 같은 혜성들을 과학자들은 '선그레이징 혜성'(sungrazing comets)이라고 부른다. 미국 항공우주국(NASA)과 유럽 우주국이 협력 태양 관측 위성인 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory)는 1995년 발사된 이후 20년간 무려 3000개에 가까운 선그레이징 혜성을 발견했다. 그리고 NASA에 의하면 올해 8월 중에 3000개를 돌파할 가능성이 있다고 한다. 이렇게 많은 혜성이 태양을 향하는 이유는 기본적으로 태양계에서 태양이 가장 큰 중력을 행사하기 때문이지만, 다른 사연도 있다. 현재 관측되는 선그레이징 혜성의 85%는 크로이츠 혜성군(Kreutz comets)으로 사실은 하나의 거대한 혜성에서 떨어져 나간 파편들이다. 이 파편은 더 작은 조각으로 부서져 더 많은 미니 혜성을 만든다. 다만 대부분 지구에서는 보기 어려워서 일반에게는 잘 알려지지 않았다. 이 혜성 조각들은 같은 궤도를 공유하고 있으며 일부는 태양 근처에 다가와서 증발하지만, 일부는 살아남아 미래를 기약하는 경우도 있다. 이 혜성군에 속하지는 않지만, 최근에 있었던 가장 극적인 선그레이징 혜성은 2013년 말 세기의 혜성이 될 것으로 기대를 모았던 아이손(ISON) 혜성이다. 이 혜성은 결국 신화 속 이카로스처럼 태양 근처에서 완전히 증발해 사라졌다. 비록 혜성 쇼는 못 보게 되었지만, 과학자들은 태양 근처에서 불꽃처럼 산화하는 아이손 혜성의 모습을 생생하게 관측했다. 선그레이징 혜성은 앞으로도 계속 나타날 것이다. 우리는 결코 맨눈으로 이 혜성을 볼 수 없지만, SOHO를 비롯한 관측 장비들은 선그레이징 혜성을 비롯한 태양계의 비밀을 풀기 위해 계속 관측을 진행할 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지난 6월, 화성과 목성 사이에 위치한 왜행성 세레스(Ceres) 표면에서 정체불명의 피라미드 형태 봉우리가 포착돼 학계의 관심을 불러 모은 가운데, 약 한달 여 만에 이 ‘피라미드 봉우리’의 3D 이미지가 새롭게 공개됐다. 영국 일간지 데일리메일의 6일자 보도에 따르면 이번 이미지는 미국항공우주국(이하 NASA)의 소행성 무인탐사선 던(Dawn)호가 찍은 것으로, 과학계를 떠들썩하게 했던 피라미드 봉우리의 급경사와 밝게 빛나는 부분을 생생하게 담고 있다. 이 피라미드 형태를 띤 봉우리의 높이는 6㎞ 정도로 추정된다. 이 봉우리를 제외한 다른 지형에는 이처럼 우뚝 솟은 곳이 전혀 존재하지 않는다는 점도 특징 중 하나로 꼽힌다. 던 탐사선 팀 멤버이자 미국 애리조나대학 달‧행성 연구소(Lunar and Planetary Laboratory)의 지질학자인 폴 쉔크 박사는 “우리가 지금까지 모은 세레스의 데이터 중, 이 봉우리는 가장 높은 지형에 속한다”면서 “일반적으로 타 행성에서 주로 발견할 수 있는 크레이터와도 다른 점이 있다”고 설명했다. 이번 3D촬영의 분석 결과, 세레스의 거대 분화구의 표면이 평평하고 부드럽다는 사실도 밝혀졌다. 역시 던 탐사선이 보내온 사진을 분석한 미국 콜로라주 볼더에 있는 사우스웨스트연구소 시몬 마치 연구원은 “‘커완’으로 불리는 약 300㎞ 크기의 거대 분화구 표면은 매우 평평하고 매끄러우며, 이는 약 10억 년 전에 생긴 것으로 추정된다”고 밝혔다. 세레스는 현재 46억 년 전에 생겨난 것으로 학계는 보고 있다. 전문가들은 이를 통해 분화구 표면 형성과정에서 표면 아래 ‘얼음주머니’가 존재했을 것으로 추측하고 있다. 학계의 관심을 사로잡았던 '미스터리 흰색 빛'에 대한 단서도 공개됐다. 지난 주 NASA 에임스 연구 센터(Ames Research Center)의 크리스 러셀 박사는 "세레스에서 밝게 빛나는 부분은 얼음이 아닌, 특정한 시간대에 관찰할 수 있는 아지랑이의 일종으로 추측된다"고 밝혔다. 한편 세레스는 1801년에 처음 발견됐으며, 2006년 국제천문연맹(IAU)에 의해 왜행성으로 재분류됐다. 왜행성은 태양계를 도는 천체로 다른 행성의 위성이 아니며 중력을 유지할 수 있는 질량을 가진다는 특징이 있다. 세레스를 관찰하는 던 탐사선은 2007년 발사된 뒤 지난 3월부터 세레스 궤도에 안착해 데이터를 전송하고 있다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

미 우주항공국(NASA)의 뉴호라이즌 탐사선은 이제는 왜행성(dwarf planet)으로 강등된 명왕성의 모습을 밝혀냈다. 과학자들은 태양계 저 멀리 있는 얼음 천체들을 처음으로 가까운 거리에서 볼 수 있었다. 하지만 아직 왜행성이라 불리는 천체 가운데 실제로 탐사선을 보내 확인한 장소는 세레스와 명왕성이 유일하다. 명왕성보다 더 먼 곳에는 아직도 많은 왜행성이 탐사를 기다리고 있다. 이 중에서 명왕성의 행성 지위를 끌어내리는 데 크게 이바지한 천체가 바로 에리스(Eris)이다. 에리스는 과거 명왕성보다 약간 더 크다고 생각되었고 이로 인해 명왕성의 지위가 모호해졌다. 여기에 에리스 같은 천체가 여럿 있다는 증거가 발견되면서 결국 천문학자들은 새로 발견된 모든 천체를 행성으로 인정하든가 아니면 명왕성을 행성의 위치에서 끌어내리는 두 가지 선택에 직면했다. 결국, 천문학자들은 명왕성을 왜행성으로 격하시켜 문제를 해결했다. - 명왕성보다 크다? 에리스의 발견은 2005년 1월로 거슬러 올라간다. 천문학자 마이크 브라운(Mike Brown)과 그의 동료들은 그해 1월 29일, 2003년 얻어진 이미지를 분석하다 에리스를 비롯한 왜행성을 발견하게 된다. 그리고 그해 10월에는 다시 에리스가 디스노미아(Dysnomia)라는 위성을 거느리고 있다는 사실이 밝혀졌다. 이를 이용해서 천문학자들은 에리스의 질량을 알 수 있었다. 그런데 이 결과가 문제였다. 에리스의 질량을 측정해보니 명왕성의 질량보다 27%나 더 컸다. 하지만 이것만으로 에리스가 명왕성보다 더 크다고 말할 수는 없다. 밀도가 더 높을 수도 있기 때문이다. 2005년, 발견 직후 허블 우주 망원경 측정 결과는 지름이 2,397km인 것으로 나타났다. 이는 명왕성보다 약간 큰 지름이다. 이렇게 되면 명왕성을 행성에서 끌어내리든지 에리스를 새로운 행성으로 인정하지 않으면 안 된다. 결론은 앞서 말한 대로다. 그런데 사실 에리스처럼 멀리 떨어진 천체는 정확한 지름을 구하기가 쉽지 않다. 가장 큰 왜행성이 된 에리스에 대한 정밀관측이 이어졌고 나중에 얻은 결론은 처음 관측보다 조금 작은 것으로 나타났다. 그리고 사실 명왕성은 생각보다 약간 크다는 사실이 뉴호라이즌의 탐사 결과 밝혀졌다. 지금 결론은 이 둘은 거의 비슷한 크기거나 명왕성이 약간 큰 것으로 보고 있다. 이렇게 되면 왜행성으로 강등된 명왕성이 억울할 것 같지만, 사실 그렇지 않은 게 현재까지 관측으로 이 둘은 판별이 어려울 만큼 크기가 비슷하고 질량은 분명히 에리스가 더 크기 때문이다. 결국, 둘 다 행성으로 인정하지 않을 거면 그냥 둘 다 행성보다 작은 천체로 보는 것이 옳다. 그리고 이렇게 분류하면 이 둘보다 약간 작은 왜행성들도 한꺼번에 행성으로 인정해야 하는 문제도 피해갈 수 있다. - 태양계 저 멀리의 하얀 얼음 세상 명왕성은 태양계의 행성과 비교해서 길쭉한 타원 궤도를 공전한다. 에리스는 이보다 더해서 태양에서 가장 가까운 근일점이 37.91AU(1AU는 지구 - 태양 거리로 약 1.5억km), 가장 먼 원일점이 97.65AU에 달한다. 공전주기는 무려 558년이다. 1977년 원일점을 돌았기 때문에 현재 거리는 명왕성의 거의 3배에 달하는 셈이다. 태양에 가장 가까이 오는 시점은 2256년에서 2258년이다. 이렇게 먼 거리에 있어서 에리스는 매우 관측이 어렵고 탐사선을 보내는 일도 쉽지 않다. 그런데도 많은 과학자 그룹이 가장 강력한 망원경을 동원해 이 천체를 연구했다. 과학자들은 적어도 에리스가 명왕성과 표면색이 다르다는 점은 알고 있다. 명왕성의 옅은 대기는 태양 에너지와 반응해서 톨린(tholin)이라는 분자를 만드는데, 이로 인해 표면이 적갈색 내지는 옅은 붉은색으로 보인다. 그러나 에리스는 이런 반응이 일어나기에는 너무 멀고 온도가 낮아서 거의 흰색에 가까운 표면을 가진 얼음 천체이다. 참고로 에리스의 표면 온도는 -243.2°C에서 -217.2°C 사이이다. 그야말로 극저온의 얼음 세상인 셈이다. 다만 태양에서 거리가 멀기 때문에 낮에도 어두운 얼음 세상이다. 이 어두운 얼음 세상에도 친구는 있다. 명왕성이 카론을 비롯한 위성을 거느리는 것과 같이 에리스도 디스노미아라는 위성이 있다. 이 위성은 에리스의 1/5 정도 크기로 지름이 340km 정도다. 3만 7천km 거리에서 에리스를 16일 정도 주기로 공전하는데, 크기나 주기로 봤을 때 지구 - 달의 축소 모형 같은 생김새다. 물론 명왕성과 마찬가지로 에리스 역시 다른 위성을 거느리고 있을 가능성도 있다. 다만 현재 거리가 멀어 확인이 어려운 상태다. - 에리스 너머엔 뭐가 있을까? NASA의 뉴호라이즌스호는 명왕성까지 가는 데 9년이 걸렸다. 같은 속도로 에리스까지 가려면 수십 년의 시간이 필요할 것이다. 이런 이유로 현재 기술로 에리스 탐사선을 발사하는 일은 어렵다. 이미 과학자들은 에리스 이외에 비교적 큰 천체들을 명왕성 궤도 너머에서 다수 발견했다. 하지만 이 천체 가운데 에리스와 명왕성보다 더 큰 것은 아직 없다. 물론 아직 발견되지 않은 천체가 더 많을 것이기 때문에 더 큰 천체가 어딘가 숨어있을 가능성은 충분하다. 당분간 이 천체들을 탐사할 우주선은 거리 때문에 발사가 어렵다. 대신 앞으로 발사될 제임스 웹 우주 망원경과 지상에 건설될 대형 망원경을 통해서 더 상세한 관측은 가능하다. 미래에 에리스보다 더 멀리 떨어진 더 큰 왜행성이나 사실상 행성 급의 천체가 발견될 가능성도 있다. 과학은 과연 거기에 무엇이 존재하는가 하는 질문에 답하기 위해 발전했다. 앞으로도 그 발전은 계속될 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

혜성은 물과 이산화탄소의 얼음, 그리고 유기물과 먼지 등으로 구성된 천체이다. 그래서 태양 가까이에 오면 가스와 먼지로 된 거대한 꼬리를 만든다. 오래전 인간은 혜성이 나타나면 불길한 징조로 여겼지만, 사실 알고 보면 자신의 몸을 증발시켜 우리에게 볼거리를 제공하는 아름다운 희생을 하는 셈이다. 보통 혜성은 태양 가까이에서 가장 많은 물질을 뿜어낸다. 그런데 이 가운데는 태양에 너무 가까이 접근해서 전부 증발해 버릴 것 같은 아슬아슬한 혜성도 존재한다. 밀랍으로 붙인 날개를 달고 태양 가까이에서 날다가 결국 밀랍이 녹아 에게 해에 떨어져 죽은 그리스 신화 속 이카로스 같은 혜성들을 과학자들은 '선그레이징 혜성'(sungrazing comets)이라고 부른다. 미국 항공우주국(NASA)과 유럽 우주국이 협력 태양 관측 위성인 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory)는 1995년 발사된 이후 20년간 무려 3,000개에 가까운 선그레이징 혜성을 발견했다. 그리고 NASA에 의하면 올해 8월 중에 3,000개를 돌파할 가능성이 있다고 한다. 이렇게 많은 혜성이 태양을 향하는 이유는 기본적으로 태양계에서 태양이 가장 큰 중력을 행사하기 때문이지만, 다른 사연도 있다. 현재 관측되는 선그레이징 혜성의 85%는 크로이츠 혜성군(Kreutz comets)으로 사실은 하나의 거대한 혜성에서 떨어져 나간 파편들이다. 이 파편은 더 작은 조각으로 부서져 더 많은 미니 혜성을 만든다. 다만 대부분 지구에서는 보기 어려워서 일반에게는 잘 알려지지 않았다. 이 혜성 조각들은 같은 궤도를 공유하고 있으며 일부는 태양 근처에 다가와서 증발하지만, 일부는 살아남아 미래를 기약하는 경우도 있다. 이 혜성군에 속하지는 않지만, 최근에 있었던 가장 극적인 선그레이징 혜성은 2013년 말 세기의 혜성이 될 것으로 기대를 모았던 아이손(ISON) 혜성이다. 이 혜성은 결국 신화 속 이카로스처럼 태양 근처에서 완전히 증발해 사라졌다. 비록 혜성 쇼는 못 보게 되었지만, 과학자들은 태양 근처에서 불꽃처럼 산화하는 아이손 혜성의 모습을 생생하게 관측했다. 선그레이징 혜성은 앞으로도 계속 나타날 것이다. 우리는 결코 맨눈으로 이 혜성을 볼 수 없지만, SOHO를 비롯한 관측 장비들은 선그레이징 혜성을 비롯한 태양계의 비밀을 풀기 위해 계속 관측을 진행할 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지난 6월, 화성과 목성 사이에 위치한 왜행성 세레스(Ceres) 표면에서 정체불명의 피라미드 형태 봉우리가 포착돼 학계의 관심을 불러 모은 가운데, 약 한달 여 만에 이 ‘피라미드 봉우리’의 3D 이미지가 새롭게 공개됐다. 영국 일간지 데일리메일의 6일자 보도에 따르면 이번 이미지는 미국항공우주국(이하 NASA)의 소행성 무인탐사선 던(Dawn)호가 찍은 것으로, 과학계를 떠들썩하게 했던 피라미드 봉우리의 급경사와 밝게 빛나는 부분을 생생하게 담고 있다. 이 피라미드 형태를 띤 봉우리의 높이는 6㎞ 정도로 추정된다. 이 봉우리를 제외한 다른 지형에는 이처럼 우뚝 솟은 곳이 전혀 존재하지 않는다는 점도 특징 중 하나로 꼽힌다. 던 탐사선 팀 멤버이자 미국 애리조나대학 달‧행성 연구소(Lunar and Planetary Laboratory)의 지질학자인 폴 쉔크 박사는 “우리가 지금까지 모은 세레스의 데이터 중, 이 봉우리는 가장 높은 지형에 속한다”면서 “일반적으로 타 행성에서 주로 발견할 수 있는 크레이터와도 다른 점이 있다”고 설명했다. 이번 3D촬영의 분석 결과, 세레스의 거대 분화구의 표면이 평평하고 부드럽다는 사실도 밝혀졌다. 역시 던 탐사선이 보내온 사진을 분석한 미국 콜로라주 볼더에 있는 사우스웨스트연구소 시몬 마치 연구원은 “‘커완’으로 불리는 약 300㎞ 크기의 거대 분화구 표면은 매우 평평하고 매끄러우며, 이는 약 10억 년 전에 생긴 것으로 추정된다”고 밝혔다. 세레스는 현재 46억 년 전에 생겨난 것으로 학계는 보고 있다. 전문가들은 이를 통해 분화구 표면 형성과정에서 표면 아래 ‘얼음주머니’가 존재했을 것으로 추측하고 있다. 학계의 관심을 사로잡았던 '미스터리 흰색 빛'에 대한 단서도 공개됐다. 지난 주 NASA 에임스 연구 센터(Ames Research Center)의 크리스 러셀 박사는 "세레스에서 밝게 빛나는 부분은 얼음이 아닌, 특정한 시간대에 관찰할 수 있는 아지랑이의 일종으로 추측된다"고 밝혔다. 한편 세레스는 1801년에 처음 발견됐으며, 2006년 국제천문연맹(IAU)에 의해 왜행성으로 재분류됐다. 왜행성은 태양계를 도는 천체로 다른 행성의 위성이 아니며 중력을 유지할 수 있는 질량을 가진다는 특징이 있다. 세레스를 관찰하는 던 탐사선은 2007년 발사된 뒤 지난 3월부터 세레스 궤도에 안착해 데이터를 전송하고 있다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

미 우주항공국(NASA)의 뉴호라이즌 탐사선은 이제는 왜행성(dwarf planet)으로 강등된 명왕성의 모습을 밝혀냈다. 과학자들은 태양계 저 멀리 있는 얼음 천체들을 처음으로 가까운 거리에서 볼 수 있었다. 하지만 아직 왜행성이라 불리는 천체 가운데 실제로 탐사선을 보내 확인한 장소는 세레스와 명왕성이 유일하다. 명왕성보다 더 먼 곳에는 아직도 많은 왜행성이 탐사를 기다리고 있다. 이 중에서 명왕성의 행성 지위를 끌어내리는 데 크게 이바지한 천체가 바로 에리스(Eris)이다. 에리스는 과거 명왕성보다 약간 더 크다고 생각되었고 이로 인해 명왕성의 지위가 모호해졌다. 여기에 에리스 같은 천체가 여럿 있다는 증거가 발견되면서 결국 천문학자들은 새로 발견된 모든 천체를 행성으로 인정하든가 아니면 명왕성을 행성의 위치에서 끌어내리는 두 가지 선택에 직면했다. 결국, 천문학자들은 명왕성을 왜행성으로 격하시켜 문제를 해결했다. - 명왕성보다 크다? 에리스의 발견은 2005년 1월로 거슬러 올라간다. 천문학자 마이크 브라운(Mike Brown)과 그의 동료들은 그해 1월 29일, 2003년 얻어진 이미지를 분석하다 에리스를 비롯한 왜행성을 발견하게 된다. 그리고 그해 10월에는 다시 에리스가 디스노미아(Dysnomia)라는 위성을 거느리고 있다는 사실이 밝혀졌다. 이를 이용해서 천문학자들은 에리스의 질량을 알 수 있었다. 그런데 이 결과가 문제였다. 에리스의 질량을 측정해보니 명왕성의 질량보다 27%나 더 컸다. 하지만 이것만으로 에리스가 명왕성보다 더 크다고 말할 수는 없다. 밀도가 더 높을 수도 있기 때문이다. 2005년, 발견 직후 허블 우주 망원경 측정 결과는 지름이 2,397km인 것으로 나타났다. 이는 명왕성보다 약간 큰 지름이다. 이렇게 되면 명왕성을 행성에서 끌어내리든지 에리스를 새로운 행성으로 인정하지 않으면 안 된다. 결론은 앞서 말한 대로다. 그런데 사실 에리스처럼 멀리 떨어진 천체는 정확한 지름을 구하기가 쉽지 않다. 가장 큰 왜행성이 된 에리스에 대한 정밀관측이 이어졌고 나중에 얻은 결론은 처음 관측보다 조금 작은 것으로 나타났다. 그리고 사실 명왕성은 생각보다 약간 크다는 사실이 뉴호라이즌의 탐사 결과 밝혀졌다. 지금 결론은 이 둘은 거의 비슷한 크기거나 명왕성이 약간 큰 것으로 보고 있다. 이렇게 되면 왜행성으로 강등된 명왕성이 억울할 것 같지만, 사실 그렇지 않은 게 현재까지 관측으로 이 둘은 판별이 어려울 만큼 크기가 비슷하고 질량은 분명히 에리스가 더 크기 때문이다. 결국, 둘 다 행성으로 인정하지 않을 거면 그냥 둘 다 행성보다 작은 천체로 보는 것이 옳다. 그리고 이렇게 분류하면 이 둘보다 약간 작은 왜행성들도 한꺼번에 행성으로 인정해야 하는 문제도 피해갈 수 있다. - 태양계 저 멀리의 하얀 얼음 세상 명왕성은 태양계의 행성과 비교해서 길쭉한 타원 궤도를 공전한다. 에리스는 이보다 더해서 태양에서 가장 가까운 근일점이 37.91AU(1AU는 지구 - 태양 거리로 약 1.5억km), 가장 먼 원일점이 97.65AU에 달한다. 공전주기는 무려 558년이다. 1977년 원일점을 돌았기 때문에 현재 거리는 명왕성의 거의 3배에 달하는 셈이다. 태양에 가장 가까이 오는 시점은 2256년에서 2258년이다. 이렇게 먼 거리에 있어서 에리스는 매우 관측이 어렵고 탐사선을 보내는 일도 쉽지 않다. 그런데도 많은 과학자 그룹이 가장 강력한 망원경을 동원해 이 천체를 연구했다. 과학자들은 적어도 에리스가 명왕성과 표면색이 다르다는 점은 알고 있다. 명왕성의 옅은 대기는 태양 에너지와 반응해서 톨린(tholin)이라는 분자를 만드는데, 이로 인해 표면이 적갈색 내지는 옅은 붉은색으로 보인다. 그러나 에리스는 이런 반응이 일어나기에는 너무 멀고 온도가 낮아서 거의 흰색에 가까운 표면을 가진 얼음 천체이다. 참고로 에리스의 표면 온도는 -243.2°C에서 -217.2°C 사이이다. 그야말로 극저온의 얼음 세상인 셈이다. 다만 태양에서 거리가 멀기 때문에 낮에도 어두운 얼음 세상이다. 이 어두운 얼음 세상에도 친구는 있다. 명왕성이 카론을 비롯한 위성을 거느리는 것과 같이 에리스도 디스노미아라는 위성이 있다. 이 위성은 에리스의 1/5 정도 크기로 지름이 340km 정도다. 3만 7천km 거리에서 에리스를 16일 정도 주기로 공전하는데, 크기나 주기로 봤을 때 지구 - 달의 축소 모형 같은 생김새다. 물론 명왕성과 마찬가지로 에리스 역시 다른 위성을 거느리고 있을 가능성도 있다. 다만 현재 거리가 멀어 확인이 어려운 상태다. - 에리스 너머엔 뭐가 있을까? NASA의 뉴호라이즌스호는 명왕성까지 가는 데 9년이 걸렸다. 같은 속도로 에리스까지 가려면 수십 년의 시간이 필요할 것이다. 이런 이유로 현재 기술로 에리스 탐사선을 발사하는 일은 어렵다. 이미 과학자들은 에리스 이외에 비교적 큰 천체들을 명왕성 궤도 너머에서 다수 발견했다. 하지만 이 천체 가운데 에리스와 명왕성보다 더 큰 것은 아직 없다. 물론 아직 발견되지 않은 천체가 더 많을 것이기 때문에 더 큰 천체가 어딘가 숨어있을 가능성은 충분하다. 당분간 이 천체들을 탐사할 우주선은 거리 때문에 발사가 어렵다. 대신 앞으로 발사될 제임스 웹 우주 망원경과 지상에 건설될 대형 망원경을 통해서 더 상세한 관측은 가능하다. 미래에 에리스보다 더 멀리 떨어진 더 큰 왜행성이나 사실상 행성 급의 천체가 발견될 가능성도 있다. 과학은 과연 거기에 무엇이 존재하는가 하는 질문에 답하기 위해 발전했다. 앞으로도 그 발전은 계속될 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

대구창조경제혁신센터는 지난해 9월 15일 전국에서 가장 먼저 문을 연 만큼 가장 먼저 벤처육성프로그램을 통과한 1기 16개 팀을 지난 6월에 배출했다. 센터는 대구 동구 동대구로 대구무역회관 내에 자리 잡았고, 건물 1층에 마련한 창조공간과 아이디어 카페에 창업에 관심 있는 시민들의 발걸음이 잦다. 지난 4일 창조공간에서는 ‘스타트업 실전 창업스쿨’이 열리고 있었다. 창업 관련 비즈니스 모델을 검증하고 창업 역량을 강화하는 교육이다. 이곳을 졸업한 예비 벤처 창업가들은 대구센터 우수 창업·벤처육성프로그램인 ‘크레에이티브 랩(C랩)’에 공모할 수 있다. 20대에서 50대까지 40여명이 강사의 말 하나하나를 놓치지 않으려고 눈과 귀를 집중하고 있었다. 김선일(59) 대구센터장은 “하루 10시간씩 10일 동안 진행되는 이 프로그램은 출석률이 90%에 이를 정도로 호응이 좋다. 이곳을 거친 벤처 창업가들이 C랩에 많이 들어오길 기대한다”고 말했다. 센터의 핵심인 창업 보육공간은 13층에 자리했는데, 765㎡ 규모의 공간에 C랩 2기 18개 팀이 벌써 입주해 있다. 대구는 지난 6월 전국 최초로 창조경제혁신센터 C랩 1기 16개 팀을 배출했다. 지난달 1일 입주식을 마친 C랩 2기들은 이미 같은 달 6일부터 10일까지 삼성연수원에서 창업에 대한 집중 교육을 받았다. 오는 12월까지 6개월간 센터에 상주하면서 기술 멘토링과 시제품 제작 및 판로개척지원, 투자 유치까지 맞춤형 지원을 받는다. C랩 2기는 30대부터 50대 벤처 기업가까지 고르게 분포돼 있다. 업종도 사물인터넷과 영상, 음악, 패션 등 다양하다. ‘재미컴퍼니’는 저작권 보호 기반인 온라인 음악 공급서비스를 만들고자 C랩에 입주했다. 이 업체는 국내외 음악가들이 자사 서비스인 ‘재미뮤직’에 음원을 올리면 저작권을 동시에 인정받을 수 있도록 할 계획이다. 창작 수익률을 30%까지 올려 창작자들의 저작권 가치를 높인다는 구상이다. 이 서비스를 이용하는 신인 창작자는 저작물 도용을 걱정할 필요 없이 쉽고 저렴하게 음원을 공개할 수 있다는 것이다. 유명 스트리밍사인 벅스뮤직의 창립 멤버였던 이 회사 안신영(45) 대표는 “삼성 같은 확실한 멘토로부터 사업성을 인정받으면 사업이 본궤도에 오른 후에도 다른 거대 유통사들과 경쟁할 수 있으리라 생각해 C랩에 입주했다”고 했다. 친환경 증기식 토양소독기를 개발하는 ‘제이에스이’는 개발 기간이 길어 자금 사정에 어려움을 겪는데다 시장 진입 장벽도 높아 이곳에 입주했다. 구민성(26) 연구원은 “품질인증을 받는 방법, 마케팅 기법 등 다양한 방면에서 멘토들의 도움을 받고 있다”고 만족해 했다. 예술, 디자인 콘텐츠를 활용해 패션아이템 제품을 개발하는 ‘아트쉐어’, 한류모바일카드 문화를 창출하는 ‘제피러스플랫폼테크놀러지’ 등 다른 팀 직원들도 아이디어 창출과 제품 개발에 전념하고 있었다. 3층의 멘토링룸과 원스톱서비스 종합지원실 등에서 행정업무뿐 아니라 센터의 모든 지원을 원스톱으로 받기도 한다. 대구센터 개소부터 입주 팀의 멘토를 하는 임종태(52) 삼성전자 부장은 “C랩 1기 졸업팀이 제품의 완성도를 높이고 매출을 올려 나가는 것을 볼 때 보람을 느낀다”면서 “업체들이 원하는 만큼 충분한 자금을 지원할 수 없어 안타까움을 느낀다”고 말했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

화성과 목성 사이의 소행성대에 있는 왜소행성 '세레스'의 거대 분화구 표면이 평평하고 부드러운 것으로 확인돼 얼음 존재 가능성이 거듭 제기됐다. 4일(현지시간) 사이언스뉴스에 따르면 미 콜로라도 주(州) 볼더 소재 사우스웨스트연구소의 시몬 마치 연구원은 전날 하와이 호놀룰루에서 개최 중인 국제천문연맹(IAU) 총회에서 이 같은 내용의 세레스 사진 분석 결과를 발표했다. 세레스 사진은 지난 3월부터 세레스 궤도를 돌고 있는 소행선 탐사선 '돈'(Dawn)호가 보내온 것이다. 사진분석 결과 '커완'으로 불리는 약 300㎞ 크기의 거대 분화구 표면은 평평하고 매끄러워 약 10억 년 전에 생긴 것으로 추정됐다. 세레스 자체는 46억 년 정도된 것으로 알려졌다. 마치 연구원은 "지질학적 기준으로 볼 때 이 분화구는 비교적 젊은 편에 속한다"고 말했다. 마치 연구원은 분화구 표면 형성과정에 대해 표면 아래의 '얼음 주머니'가 물을 표면 위로 밀어올리면서 생긴 것일 수 있다고 추정했다. 외계 행성의 일부 달에서 관측되는 것처럼 표면 아래의 얼음이 수증기로 바뀔 경우 표면이 무너지면서 부드러워질 수 있다는 논리다. 마치 연구원은 물론 외부의 어떤 큰 충격으로 지금의 분화구 상태가 형성됐을 가능성도 열어뒀다. 그는 "돈호가 단순히 몇 개월만 관측했는데도 세레스는 벌써 세상을 놀라게 하고 있다"면서 "언뜻 보면 세레스가 여느 다른 소행성과 같아 보이지만 실상은 그렇지 않다"고 말했다. 높은 곳과 낮은 곳의 고도차가 15㎞에 달하는 세레스에는 수많은 분화구가 있는데 지역별로 분화구가 많은 곳과 적은 곳이 혼재하며 이번에 관찰한 거대 분화구는 분화구가 가장 적은 지역에 자리 잡고 있다. 세레스는 1801년 처음 발견된 당시 미국 텍사스만한 크기로 우리 태양계에서 가장 큰 소행성으로 알려졌지만, 2006년 국제천문연맹(IAU)은 지름 950㎞의 크기를 이유로 왜행성으로 재분류했다. 2007년 소행성 베스타와 세레스 탐사를 위해 발사된 돈호는 지난해 12월 베스타 조사 임무를 마치고 세레스로의 비행을 시작해 지난 3월 초 세레스 궤도에 안착했다. 연합뉴스

2020년을 목표로 추진 중인 1.5t급 인공위성 발사와 달 탐사를 위한 첫 번째 단추가 성공적으로 끼워졌다. 한국항공우주연구원 한국형발사체개발사업단은 “한국형발사체(KSLV-Ⅱ) 개발 1단계 목표인 엔진 시험 설비 구축 및 7t급 액체 엔진 조립과 점화·연소 시험을 성공적으로 마쳤다”고 30일 밝혔다. 로켓의 액체 엔진은 연료와 산화제의 연소로 추진력을 얻는 연소기와 터보펌프, 가스발생기, 밸브 등으로 구성되며 발사의 성패를 좌우하는 가장 핵심적인 부분이다. 국방과학연구소 민성기 박사를 위원장으로 한 ‘한국형발사체개발사업 전담평가단’은 지난 5월 말부터 2개월 동안 현장 점검과 기술 분야별 검토 회의 등 1단계 사업에 대한 종합 평가를 해 “1단계 목표가 성공적으로 달성돼 이를 바탕으로 75t 액체 엔진 시스템 개발과 시험 발사체 발사 등의 2단계 진입이 가능하다”는 결론을 내렸다. KSLV-Ⅱ는 1.5t급 실용위성을 지구 저궤도인 600~800㎞에 쏘아 올릴 수 있는 로켓이다. KSLV-Ⅱ는 75t급 엔진 4개를 묶어 사용하는 1단 로켓과 75t 엔진 하나로 이뤄진 2단 로켓, 우주 환경에서 작동하는 7t급 3단 로켓 등 총 3단으로 구성된다. 1단계 목표 달성에 성공함으로써 75t 액체 엔진을 개발하는 2단계 사업에 돌입할 수 있게 됐다. 2단계 사업은 다음달부터 2018년 3월까지 진행된다. 75t급 액체 엔진을 개발해 2016년 6월 지상연소시험을 통해 성능을 확인하고, 2017년 2월까지 시험 발사체의 상세 설계를 완료할 예정이다. 같은 해 10월까지는 시험 발사체를 종합적으로 점검한 뒤 12월에 75t급 액체 엔진 하나를 사용한 로켓 시험 발사로 액체 엔진 개발 성공 여부를 최종 확인하게 된다. 2단계 목표가 달성되면 2018년 4월부터 3단계 사업에 들어간다. 3단계에서는 75t급 액체 엔진 4개를 하나로 묶어 1단 엔진을 만드는 ‘엔진 클러스터링’ 기술 개발이 집중적으로 이뤄진다. 이 단계가 완성되면 중소형 인공위성을 탑재한 KSLV-Ⅱ 3기를 만들어 2019년 12월과 2020년 6월에 시험 발사를 할 예정이다. 조광래 항우연 원장은 “한국형발사체 개발은 독자적인 우주 발사체 기술을 확보함으로써 국가 우주 개발 계획을 독자적으로 수립하고 추진할 수 있는 능력을 확보하기 위한 것”이라며 “전 세계적으로 우주 개발 수요도 점점 늘고 있는 만큼 한국형발사체 개발은 필수적”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우주 탐사에 있어 미 항공우주국(NASA)과 어깨를 나란히 하는 유럽우주국(ESA)이 또 하나의 야심찬 프로젝트를 착착 진행시키고 있다. 최근 ESA는 유럽에 기반을 둔 세계적인 항공기 제작사인 에어버스D&S와 우리 돈으로 약 4500억원에 달하는 프로젝트 계약을 맺었다. 이번 계약은 ESA가 추진 중인 '주스' 미션을 위한 것. 　 이름도 재미있는 주스(Juice, Jupiter icy moons explorer) 미션은 목성과 그 주위 위성을 탐사하는 ESA의 야심찬 프로젝트로 외계 생명체 탐사에 그 목적을 두고있다. 오는 2022년 발사 예정인 주스 미션 탐사선은 그로부터 8년 후인 오는 2030년 목성에 도착할 예정이다. 성공적으로 목성 궤도에 진입하면 이후 탐사선은 거대한 바다가 있을 것으로 추정되는 유로파를 비롯 가니메데, 칼리스토 등을 관측할 예정이다. ESA 측은 "에어버스는 주스 미션 탐사선 개발, 테스트, 발사 등을 담당하게 된다" 면서 "선진화된 장비를 통해 이들 세 위성에서 외계 생명체의 징후를 찾아낼 수 있을 것" 이라고 기대했다. 이번 주스 미션에 탐사 타깃이 된 유로파, 가니메데, 칼리스토는 실제로 태양계 내에서 가장 생명체가 존재할 가능성이 높은 곳으로 평가받고 있다. 특히 학자들의 관심은 유로파와 가니메데에 쏠린다. 지름이 3,130km에 달하는 유로파는 얼음 표면 아래에 거대 바다가 숨어있을 것으로 추측되고 있으며 일각에서는 물고기가 살고 있을 가능성도 제기하고 있다. NASA 역시 2020년 대 중반 유로파에 탐사선을 보낼 계획을 가지고 있을 만큼 관심이 높다. 다소 낯선 이름의 가니메데는 지름이 5,262km에 달해 태양계의 위성 중 가장 크다. 특히 지난해 NASA 제트추진연구소 측은 “가니메데 표면 아래에 거대한 바다가 숨겨져 있으며 이곳에 원시적인 생명체가 존재할 가능성이 있다”는 연구결과를 발표한 바 있다. 논문의 선임저자 스티브 반스 박사는 “가니메데는 마치 여러 겹으로 만들어진 클럽 샌드위치 같다” 면서 “표면 아래에 거대한 압력과 크기를 가진 대양과 얼음이 층층이 숨겨져 있다” 고 설명했다. 이어 “이 ‘얼음달’의 조건을 고려하면 원시 생명체가 존재할 가능성이 충분하다”고 덧붙였다. 　 한편 현재 목성 대기 조사를 위해 날아가고 있는 탐사선도 있다. 얼마 전 인류 최초의 명왕성 탐사로 재미를 본 NASA가 지난 2011년 보낸 탐사선 주노(Juno)다. 아틀라스 V 551 로켓에 실려 발사된 주노는 내년 7월 목성 궤도에 성공적으로 진입하면 향후 1년 간 목성 대기와 성분, 물의 존재를 밝혀낼 예정이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr