지구를 떠난 지 44년, 태양계를 벗어나 현재 227억㎞(153AU) 거리의 성간공간을 날고 있는 보이저 1호는 아직도 새로운 발견을 하고 있다. 보이저는 성간 우주공간 그 자체의 특징을 포착해 지구로 전송했다. 그것은 낮게 윙윙거리는 희미한 플라스마로, 과학자들은 지극히 부드러운 안개비에 비유했다. 플라스마는 발사 이후부터 보이저 1호 임무의 일부였다. 우주선은 목성의 대기에서 번개를 발견했으며, 태양풍이 외부 태양계에서 어떻게 가늘어지는지 관찰했다. 그리고 2012년부터 과학자들은 우주선의 장비들을 사용해 심우주의 미개척지를 탐색해왔다. 보이저 1호가 태양권계면(heliopause)를 건넜을 때, 태양에서 방출되는 하전입자의 흐름인 태양풍이 우리 이웃을 둘러싸고 있는 성간 물질을 밀어낼 만큼 더 이상 강하지 않았다. 2012년 8월 태양계를 벗어나면서 보이저 1호는 주변의 플라스마를 계속 측정해왔다. 연구를 주도한 코넬 대학 박사과정 스텔라 코흐 오커는 "성간 물질은 대부분 조용하다. 그것은 좁은 주파수 대역폭에 있기 때문에 매우 희미하고 단조롭다”며 “우리는 성간 가스의 희미하고 지속적인 윙윙거리는 소리를 감지하고 있다”고 밝혔다. 그러나 몇 년마다 주기적으로 태양풍은 강해진다. 보이저 1호는 이러한 사건을 충격파로 감지한다. 코넬의 천문학자 제임스 코르데스는 “태양 폭발은 이를테면 뇌우에서 번개가 치는 것을 감지하는 것과 같다”면서 “태양 폭발이 일어나면 보이저는 부드러운 플라스마 비를 감지하는 것”이라고 설명한다.한동안 과학자들은 이러한 충격파에 대해 보이저 1호가 플라스마 밀도를 측정할 수 있는 유일한 방법이라고 생각했다. 하지만 이제 과학자들은 이 예상치 못한 윙윙거리는 플라스마 소리로 인해 충격파와 충격파 사이의 성간 물질을 추적할 수 있게 되었으며, 이는 미지의 성간공간을 이해하는 데 큰 도움이 될 수 있다. 오커는 성간 물질의 활동수준이 이전에 과학자들이 생각했던 것보다 훨씬 낮을 것으로 보고 있다. 코넬 대학의 천문학자 샤미 채터지는 “이제 우리는 성간 플라스마를 측정하기 위해 태양과 관련된 우연한 사건 같은 것은 필요없다는 것을 알게 되었다”면서 “태양이 무엇을 하고 있는지에 관계없이 보이저는 성간공간의 세부 사항을 우리에게 알려주고 있다”고 덧붙였다. 보이저 1호와 보이저 2호 쌍둥이는 거의 영겁의 시간 동안 별을 향해 항해할 것이다. 그러나 앞으로 10년 내에 우주선의 플루토늄 전원이 고갈될 것이고, 그러면 더 이상 우리는 보이저와 소통할 수 없게 될 것이다. 그것이 보이저의 수명이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

최근 미국 바이든 행정부는 미국항공우주국(NASA)의 달 탐사 계획인 ‘아르테미스 프로젝트’에 대한 적극적인 지원을 표명했다. 아르테미스 프로젝트는 아폴로 달 착륙 이후 다시 한번 2024년 달에 유인 착륙을 성공시키고 2028년부터는 달에 사람을 상주시킨다는 계획이다. 적극적인 우주탐사 의지를 표명한 가운데 미국은 우주 개발에 원자력 기술을 적극 활용하겠다고 나섰다. 원자력은 심우주 탐사와 대형 탐사체를 운용하기에 적합한 에너지원으로 평가되기 때문이다. 다른 에너지원에 비해 수명이 길고, 신뢰성이 높으며 단위 질량당 에너지 밀도가 높기 때문이다. 태양과의 거리 같은 주변 환경에도 영향을 받지 않는다. NASA와 미 국방부는 우주용 원자로 설계 최적화를 위해 산업체들의 참여를 지원하고 경쟁을 유도하고 있다. 2018년 이미 ‘KRUSTY’라는 전기출력 1㎾ 우주용 원자로 지상 실증실험에 성공한 바 있다. 이를 바탕으로 달 탐사 기지용 전기출력 10㎾ 원자로를 늦어도 2030년 내에 달에서 실증을 마치겠다는 계획이다. 우주용 원자로는 앞으로 펼쳐질 달·화성 탐사 시대에서 생존을 위한 에너지 생산과 동시에 항해 시간을 획기적으로 감소시키는 우주선 추력을 제공할 것이다. 국내에서도 한국원자력연구원을 중심으로 2019년부터 우주용 원자로 기초 연구를 수행 중이다. 지금까지 구축한 세계 수준의 우리 원자력 기술이 국제 우주용 원자로 개발에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다. 김찬수 한국원자력연구원 원자력수소연구실장

허블우주망원경의 뒤를 이을 차세대 ‘우주의 눈’ 제임스웹 우주망원경(JWST·이하 제임스웹)이 지상에서 마지막 시험을 통과했다. 미 항공우주국(NASA)은 지난 12일(현지시각) “노스롭 그루먼사의 캘리포니아 시험장에서 제임스웹 최종 테스트의 일환으로 18개의 금빛 육각형 거울을 이어붙인 지름 6.5m의 주경을 완전히 펼치는 시험에 성공했으며, 망원경 각 부분의 기능을 최종 확인 중”이라고 밝혔다. 허블의 뒤를 이어 우주를 더 멀리, 더 깊이 들여다보게 될 제임스웹은 여러 차례 연기를 거듭한 끝에 마침내 10월 31일 우주로 향한다. NASA는 프랑스령 쿠루 기아나 우주센터에서 아리안 5호 로켓에 실어 발사할 예정이다. 처음 개념 설계를 시작한 1996년부터 따지면 무려 25년 만에 우주로 올라가는 셈이다.총 90억 달러(한화 약 10조원)가 투입된 제임스웹은 18개의 육각형 거울을 벌집처럼 이어붙인 독특한 주경 형태로도 유명한데, 금을 코팅한 베릴륨으로 만든 육각형 반사거울 1개의 지름은 1.3m, 무게는 40㎏에 달한다. 제임스웹의 주경 지름은 6.5m로, 우주왕복선 화물칸에 쏙 들어간 지름 2.4m의 하블 망원경보다 2.7배나 크다. 로켓에는 거울을 접은 채로 실어 발사했다가 우주공간에서 로켓과 분리되면 펼쳐지도록 설계되었다. 또 가시광선을 주로 관찰했던 허블과 달리 파장이 더 긴 적외선을 관찰하는데 특화돼 있어 이전에 비해 더 멀고, 깊은 우주를 들여다볼 수 있다.망원경이 설치되는 장소도 다르다. 허블이 지구 상공 610㎞ 궤도를 돌며 관측한 반면, 제임스웹은 지구에서 150만㎞ 떨어진 곳에서 심우주의 모습을 관측한다. 이곳은 지구-달 사이 거리의 약 4배가 되는 ‘라그랑주 점’으로, 태양·지구의 중력이 상쇄되어 중력이 0인 지점이며 빛의 왜곡 현상도 없다. 특히 태양이 항상 지구 뒤에 가려 햇빛의 방해도 받지 않을 뿐더러 망원경에 달린 배구장 크기 차양막이 지구와 달의 빛도 막아준다. 망원경의 이름은 아폴로 프로그램에서 중요한 역할을 한 NASA 과학자인 제임스 웹에서 땄다. 리 페인버그 NASA 매니저는 “18개의 반사경과 열 차폐막이 차례로 펼쳐지면서 하나의 정밀한 주경으로 작동하게 된다”고 설명하면서 “제임스웹은 기술적으로 경이로움 그 자체”라고 밝혔다. NASA는 제임스웹 개발 파트너인 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA)과 함께 제임스웹 가동 후 첫 1년간 수행할 관측 임무 286개를 지난달 선정했다. 전세계 44개국 과학자들이 6000시간의 관측 가능시간을 나눠쓰게 된다.관측임무에는 빅뱅 직후인 135억년 전 별과 은하의 빛을 관측하는 것은 물론, 블랙홀과 태양계를 포함한 행성계의 물리적·화학적 특성을 연구하는 등 다양한 과제들이 포함됐다. NASA는 제임스웹이 1990년 발사된 허블 우주망원경을 단순 대체하는 것이 아니라고 강조했다. 허블 망원경이 가시광선으로 10억 광년(약 10조㎞) 이내의 빛과 행성을 추적했다면, 제임스웹은 적외선 관측용으로 130억 광년 밖에서 오는 희미한 적외선 포착도 가능하다. NASA의 에릭 스미스 박사는 “허블이 그렇게 오랫동안 우주를 봤지만 우주 초기의 별이나 은하가 어떻게 생기고 진화했는지 볼 수 없었다”며 “팽창하는 우주는 초기 물체에서 나온 빛의 파장을 늘려 붉은색을 띠게 하므로 우리는 적외선 영역에서 관측할 우주망원경이 필요했다”고 밝혔다. 제임스웹 발사 후 임무지역 도착과 시운전에 걸리는 시간을 감안하면 내년 하반기부터 본격적인 관측임무가 시작될 것으로 보인다. 제임스웹이 예정대로 우주로 발사되면 “제임스웹은 허블이 한 것을 반복하기 위해 만든 게 아니라 허블이 할 수 없었던 질문에 답하기 위해 만들었다”고 강조하는 NASA의 클라우스 폰토피단 박사의 말처럼 우주의 탄생과 진화 과정을 밝혀줄 것으로 기대된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

중국의 창어 5호 달 탐사선은 지난해 말 역사적인 달 암석 샘플의 지구 전달을 완료했지만, 임무를 연장해 심우주에서 실험을 계속하고 있다. 지난해 12월 창어 5호 궤도선은 약 2㎏의 달 암석 샘플 반환 캡슐을 지구에 전달한 바 있는데, 이는 44년 만에 처음으로 이루어지는 쾌거로, 중국은 미국과 구소련에 이어 세 번째로 달 암석 채취에 성공한 국가가 되었다. 인류가 달 암석 샘플을 마지막으로 손에 넣은 것은 1976년 구소련의 루나 24호의 채취로, 그때 가져온 달 암석 샘플의 양은 약 170g이었다. 창어 5호는 중국 네이멍구 쓰쯔왕(四子王) 초원에 샘플 캡슐을 안착시킨 후 태양 방향으로 지구에서 약 150만㎞ 떨어진 태양-지구 라그랑주 지점 1(L1)로 향하기 위해 엔진을 분사했다. 태양-지구의 중력이 균형을 이룬 이 지역을 도는 궤도에서 창어 5호는 지구와 달이 한 프레임 안에 담긴 놀라운 이미지를 지구로 전송했다.이 사진을 보면 지구-달 사이의 거리 38만㎞가 손톱 길이만큼으로 보이며, 칠흑의 우주공간에서 달은 마치 '형' 옆에 꼭 붙어 있는 겁많은 동생처럼 보인다. 창어 5호는 현재 궤도 제어 및 지구-태양 관측과 관련된 일련의 다양한 테스트를 수행하고 있는데, 이는 앞으로 진행할 임무에 도움을 주기 위한 것으로 보인다. 이미 달 샘플 전달이라는 본 미션을 훌륭히 완료한 창어 5호가 현재 수행 중인 작업은 일종의 보너스 같은 것으로 간주되며, 우주선이 심우주에서의 관측을 수행하는 데 최적화되어 있는 상황은 아니다. 한편, 미 항공우주국(NASA)의 기상관측위성(DSCOVR)은 지구 기후를 연구할 목적으로 2015년부터 지구에 의해 방해받지 않는 전망을 확보하기 위해 같은 우주 영역에서 작업하고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

중국의 화성탐사선 톈원 1호가 화성 지표에 성공적으로 착륙해 중국은 미국과 러시아에 이어 화성에 탐사선을 착륙시킨 세 번째 국가가 됐다. 중국 최초의 행성 간 미션인 톈원 1호는 지난 14일 오후 7시 11분경 화성 표면에 안착했다. 중국 국가항천국(CNSA)은 아직 정확한 터치 다운 시간과 위치를 발표하지 않고 있다. 톈원(天問) 1호는 2020년 7월 23일 하이난 원창 우주발사장에서 중국 로켓인 ‘창정-5’에 실려 발사된 후, 197일 동안 지구-태양 간 거리의 약 3배인 4억7000만㎞를 비행했으며, 지구·달 사진, 탐사선 ‘셀카’, 3차례 중간수정, 한 차례 심우주 기동, 자체점검 등 일련의 작업을 성공적으로 수행한 후 지난 2월에 화성 궤도에 도착했다.톈원 1호는 착륙선이 부착된 상태로 3개월 이상 화성 궤도를 돈 후 궤도선에서 분리되어 행성 표면으로 하강하기 시작했다. 화성 대기권에 진입하자 착륙선과 탐사선은 미 항공우주국(NASA)의 탐사선이 화성 착륙을 시도할 때 경험한 ‘7분의 공포’와 비슷한 난관을 무난히 돌파했다.방열방패는 하강하는 동안 대기와의 마찰로 인한 고열로부터 우주선을 보호했으며, 그 후 탐사선은 화성 북반구의 거대한 충돌 분지 내 유토피아 평원으로 하강했다. NASA의 퍼서비어런스 로버 착륙과 마찬가지로 톈원 1호 착륙 플랫폼은 하강 마지막 몇 초 동안 감속을 위해 역추진 로켓을 분사했다. 중국 고대 신화에서 불의 신인 주룽(祝融)의 이름을 딴 화성 탐사로보는 착륙선에서 분리된 후 접이식 경사로를 이용해 화성 지표에 내릴 것이다.일단 지표에 전개되면 주룽은 적어도 화성에서 90솔(sol·지구의 93일) 동안 화성 지표 위를 돌아다니며 토양성분을 연구하고 물 얼음의 흔적을 찾는다. 유토피아 평원은 지표 아래 막대한 양의 얼음을 포함하고 있는 것으로 여겨진다. 이곳은 1967년 NASA의 바이킹2 탐사선이 착륙한 곳이기도 하다. 주룽이 계획대로 착륙선에서 내려와 지표면 탐사를 진행하게 되면, 중국은 미국에 이어 두 번째로 화성 지표면을 탐사하는 로버를 운영하는 국가가 되어 자국의 ‘우주 굴기’를 계속 이어가게 된다. 톈원 1호는 중국 최초의 행성 간 임무이다. 지금까지 중국은 지난 12월 지구에 달의 암석을 가져온 창어 프로그램의 일환으로 두 개의 탐사선을 성공적으로 착륙시켰을 뿐으로, 달 너머까지 날아간 중국 우주선은 없었다. 중국은 또한 NASA와 유럽우주국(ESA) 공동 화성 샘플 반환 미션이 예정되어 있는 2028년에 야심 찬 화성 샘플 반환 미션을 시작할 계획으로 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　​

지난 2015년 7월 14일 명왕성을 최근접 통과한 후 심우주를 날아가고 있는 미 항공우주국(NASA)의 뉴허라이즌스가 새로운 기록을 눈앞에 두고 있다. 기록적인 속도로 지구에서 발사된 지 15년 후, 그리고 명왕성을 최초로 근접비행한 우주선이 된 지 6년이 지난 뉴허라이즌스는 역사상 다른 탐사선 4대의 뒤를 이어 가장 먼 우주를 날아간 이정표를 세우기 직전이다. 미국동부시간으로 17일 오후 8시 42분(한국시간 18일 오전 9시 42분), 뉴허라이즌스는 태양으로부터 50AU(천문단위)에 도달한다. 이는 지구-태양 간 거리의 50배로, 75억㎞에 달한다. 현재 뉴허라이즌스는 지구에서 다섯 번째로 멀리 날아간 우주선이다. 1972년에 발사된 파이어니어 10호는 소행성대를 통과하고 목성으로 날아간 최초의 탐사선으로, 1990년 9월 22일 50AU 거리에 도달했다. 현재 파이어니어 10호는 지구에서 약 129AU 떨어진 심우주를 날아가고 있다. 그 자매선인 파이어니어 11호는 그로부터 1년 후인 1991년에 50AU에 도달했다. 1973년에 지구를 떠난 이 탐사선은 목성을 플라이바이(근접비행)한 후 최초로 토성을 직접 관찰했다. 현재 지구로부터 약 105AU 거리에 있다. NASA는 쌍둥이 우주선인 보이저 2호가 출발한 지 16일 뒤인 1977년 9월 5일, 보이저 1호를 출발시켰다. 보이저 1호는 목성과 토성을 탐사했으며, 보이저 2호는 천왕성과 해왕성을 탐사했다.현재 인간의 피조물로 가장 멀리 날아간 기록을 세우고 있는 보이저 1호는 지구에서 152AU, 보이저 2호는 127AU 거리에 각각 있다. 빛으로는 각각 21시간, 18시간 걸리는 거리이다. 파이어니어 10과 11호는 몇년 전에 운영이 중단되었지만 두 보이저는 현재도 활동하고 있다. 현재 뉴허라이즌스와 가장 가까운 우주선은 목성 주위를 공전하는 NASA의 주노 탐사선이다. 보이저 과학자 앨런 스턴 박사는 “아주 먼 미래에 뉴허라이즌스는 우리가 사는 지구보다 보이저와 파이어니어들에게 더 가까워지겠지만, 속도가 빨라 그들을 따라잡진 못할 것”이라면서 “현재 보이저 1에서 거의 100AU 떨어진 거리에 있다”고 설명했다. 보이저 1호가 있는 곳을 보다 보이저 1호가 얼마나 멀리 여행했는지를 강조하기 위해 NASA는 1990년 지구에서 약 40.11AU 였을 때 보이저의 카메라를 내부 태양계 쪽으로 향하게 했다. ‘태양계 가족 사진’으로 알려진 이 유명한 모자이크 이미지는 금성, 지구, 목성, 토성, 해왕성 및 천왕성의 6개 행성을 각각 몇 개 픽셀의 빛으로 포착했다. 그러나 태양으로부터 50AU 거리에 있는 뉴허라이즌스는 이런 작업을 할 수 없다. 스턴 박사는 "이렇게 먼 거리에서도 태양은 장거리 정찰 영상 장치가 감당하기엔 너무 밝기 때문에 카이퍼 벨트를 지나기 전까지는 그렇게 하고 싶지 않다"고 설명했다.대신 스턴과 그의 팀은 보이저 1호 쪽을 향한 뉴허라이즌스를 가리키며, 카이퍼 벨트에 있는 우주선이 성간 공간을 날아가고 있는 먼 우주선의 위치를 처음으로 촬영했다. 스턴 박사는 ​“물론 보이저 1이 너무 희미해서 보이진 않지만, 대신 위치한 우주공간의 한 구역을 이미지로 잡아냈다”면서 “우리는 카이퍼 벨트에 있는 뉴허라이즌스 카메라로 가장 먼 우주선이 있는 곳을 보고 그 별밭 사진을 찍었다. 이것은 우리가 하는 일이지만, 보이저의 선구적인 미션에 대해 경의를 표하는 것이기도 하다”고 밝혔다. 2030년대 뉴허라이즌스 작동 중지 뉴허라이즌스가 50AU에 도달하는 것을 하나의 이정표로 삼는 것은 현재 미션을 수행하는 뉴허라이즌스가 계획된 설계 수명을 초과하고 있기 때문이다. 스턴 박사는 “우주선을 설계할 때 가장 먼저 수행하는 작업 중 하나는 요구 사항을 설정하는 것이고 우리가 설정한 목표치를 넘으면 승리를 선언할 수 있는데, 그 목표선이 50AU”라고 밝혔다.뉴허라이즌스는 2015년 7월, 우주선이 태양으로부터 39.2AU에 있을 때 명왕성을 근접비행하면서 처음으로 명왕성과 그 위성을 클로즈업한 모습으로 탐사했다. 그런 다음 2019년 새해 첫날, 태양으로부터 43.4AU 거리에 있는 작은 카이퍼 벨트 천체 아로코스를 근접 관측했다. 스턴 박사는 “우리는 지금도 뉴허라이즌스가 플라이바이 과정 중 얻은 데이터를 수신 중에 있다”면서 "세계에서 가장 큰 망원경 중 하나인 하와이의 스바루 망원경을 사용해 새로운 탐사 대상 천체를 찾고 있다. 우주선 탱크에 연료가 남아 있고 또 다른 근접비행을 할 수 있기 때문”이라고 설명한다. 희망은 뉴허라이즌스의 전력이 바닥나기 전에 다른 목표를 찾는 것이다. 핵 배터리(방사성 동위원소 열전 발전기/RTG)에서 전기를 끌어오지만 플루토늄 전력 공급 장치는 10년 마다 33와트씩 감소된다. 뉴허라이즌스가 태양으로부터 100AU 떨어지는 2030년대 전력이 너무 낮아 모든 기기는 작동을 멈추게 된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

우주는 얼마나 어두울까? 새 연구에서 우주의 밝기가 측정되었다. 연구자들이 우주의 밝기를 측정하는 데는 명왕성과 카이퍼 벨트를 탐사하고 현재 태양계 외곽으로 날아가고 있는 미 항공우주국(NASA) 뉴호라이즌스 호의 관측을 이용했다. 이 연구 결과는 제237차 미국 천문학회의 온라인 회의에 발표되었으며, ‘천체물리학 저널‘에 게재되었다. 미국 국립과학재단(NSF)의 광-적외선천문연구실(NOIRLab) 소속 과학자 토드 라우어 박사와 우주망원경 과학연구소의 마크 포스트맨이 이 연구를 이끈 대표 저자로, “우주는 어둡지만 생각한 만큼 그렇게 어둡지는 않다”고 말했다. 우주는 본질적으로 흑암의 공간이다. 별이 빛나는 공간은 우주에서도 극히 일부로, 지구처럼 밝은 곳은 아주 예외적인 경우이다. 상상력을 발휘하여 우리은하를 떠나 심우주로 나아간다면, 우리 눈에 우주는 어떻게 보일까? 시골의 어둠 속에서 반딧불을 본 적이 있을 것이다. 아무리 큰 은하라 할지라도 광대한 우주 속에서는 작은 반딧불로 보일 뿐이다. 그런 희미한 반딧불이 몇 킬로미터 거리에 하나씩 띄엄띄엄 보이는 캄캄한 망망대해, 그것이 우주의 전형적인 풍경이다. 그럼에도 불구하고 우주가 완전히 검은 건 아니다. 우주는 셀 수 없이 많은 은하와 별들로부터 나온 희미한 빛들로 가득 차 있기 때문이다. 연구에서 사용한 NOIRLab의 과학장비들은 지상 기반의 시설들이지만, 과학자들은 천문학에서 가장 원초적인 질문 '우주는 얼마나 어두운가'의 답을 찾아내기 위해 우주망원경의 데이터를 함께 활용했다. NOIRLab 과학자인 토드 라우어가 이끄는 천문학자 연구팀은 뉴호라이즌스 과학연구팀과 우주망원경과학연구소의 마크 포스트맨과 공동으로 우주의 밝기를 측정하는 과제에 착수했다. 이것은 결국 우주배경복사로 알려진 우주 전체의 빛(COB·Cosmic Optical Background)이 얼마나 되는가를 측정하는 일이다. “우주배경복사는 빅뱅 이후 45만 년 지난 우주에 대해 말해주지만, 우주 전체의 빛(COB)은 그후 생성된 모든 별들이 뿜어낸 빛의 총량을 말한다“고 전제한 포스트맨은 ”그 빛의 총량은 우주에 생성된 은하의 총 갯수와 은하들이 존재한 위치에 의해 결정된다”고 덧붙였다.이 팀 접근 방식의 핵심은 허블 우주망원경이나 지구 또는 내부 태양계 주변에서 작동하는 탐사선에 의존하지 않고, 태양계의 변방을 항행하는 뉴호라이즌스의 망원 카메라를 사용하는 것이었다. 2015년에 명왕성을 근접비행한 후 2019년에 카이퍼 벨트 천체인 아로코스를 스쳐간 뉴호라이즌스는 이제 지구에서 70억㎞ 이상 떨어져 있다. 이 거리의 우주공간은 태양계의 빛공해가 비교적 적어 우주 전체의 빛을 측정하기 좋은 영역이다. 우리가 별을 보기 위해 빛공해가 심한 도심에서 멀리 떨어진 근교로 나가는 것과 같은 이치다. 내부 태양계는 분해된 소행성과 혜성에서 나온 작은 먼지 입자들로 가득 차 있다. 이런 작은 먼지 입자들에 의해 산란된 햇빛은 먼 우주에서 오는 희미한 배경 빛을 완전히 압도한다. 햇빛은 이 입자들을 반사시켜 지상의 관찰자들도 관찰할 수 있는 황도광(zodiacal light)이라 불리는 빛을 만들어낸다. 허블 망원경이 강력하지만, 여전히 빛공해를 겪고 있기 때문에 이러한 관측을 하는 데 적합하지 않다.태양계의 변두리 지역에서 뉴호라이즌스는 우주공간의 본원적인 밝기를 측정하고 우주를 채우고 있는 은하의 수를 추정할 수 있었다. 덕분에 허블 망원경이 볼 수 있는 가장 어두운 하늘보다 약 10배 더 어두운 심우주를 경험할 수 있었다. 연구팀은 은하수의 별빛과 성간 먼지의 반사와 같은 여러 잡광 요소들을 샅샅이 제거하고 측정 값을 수정했다. 그 같은 작업을 한 후에도 계산서에 약간의 빛이 남아 있는 것을 발견했다. 이 여분의 빛의 근원은 불분명하다. 가능성 중 하나는 근처에 탐지되지 않은 왜소은하들이 내는 빛일 수 있다는 것이다. 또 다른 가능성으로는 우리은하를 둘러싸고 있는 별들의 헤일로가 예상보다 밝을 수 있다는 것, 우주 전체에 퍼져 있는 떠돌이 별들 때문일 수도 있다는 점, 또는 이론이 제시하는 것보다 더 희미하고 먼 은하계가 더 많을 수도 있다는 점 등을 꼽을 수 있다. 연구 결과 희미해서 셀 수 없던 은하들이 얼마나 많은가에 대한 상한선이 설정됐는데, 그 이전까지는 약 2조 개의 은하가 있을 것으로 추정했지만 이번 연구에서는 그 수가 수천억 개에 불과한 것으로 조사됐다. 마크 포스트맨은 “이것은 우리가 알아야 할 중요한 숫자”라며 “우리는 확실히 2조 개의 은하에서 나오는 빛을 볼 수 없었다”고 밝혔다. 허블 우주망원경의 딥 필드 관측으로부터 도출된 은하 개수에 대한 초기 추정치는 1000억 개였다. 망원경이 더 발전한다면 이 숫자는 2000억 개 정도로 증가할 것으로 예측된다. 이 연구를 진행한 연구팀은 우주의 은하 90%는 가시광선을 관측하는 허블의 능력을 벗어난다는 결론을 내렸다. 반면 뉴호라이즌스 미션의 측정치에 의존했던 이번 연구에서는 훨씬 적은 수의 추정치를 제시했다. 토드 라우어는 “허블 망원경이 볼 수 있는 모든 은하를 두 배로 늘려보라. 그것을 우리가 보는 것이다. 하지만 그 이상은 없다“고 말한다. 우주의 밝기를 만들고 있는 빛의 근원이 무엇인지, 그에 대한 정확한 답은 NASA의 제임스웹 우주망원경을 통해 얻을 수 있을 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 제임스웹의 울트라 딥 필드 관측이 이를 탐지해낼 수 있을지도 모른다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

어제 아랍에미리트의 우주선 아말이 화성궤도 진입에 성공한 데 이어 중국의 첫 화성탐사선 톈원(天問) 1호가 화성궤도에 성공적으로 진입함으로써 중국은 세계에서 6번째로 화성에 도착한 국가 명단에 이름을 올렸다. 다음주에는 미 항공우주국(NASA)이 화성 표면에 무인 로봇 퍼시비어런스의 착륙을 시도한다. 10일 관영 신화통신에 따르면, 중국 국가항천국(CNSA)은 이날 오후 7시 52분께 톈원 1호가 화성궤도 진입을 위한 엔진 감속을 시작해 약 15분 만에 화성궤도에 들어섰다고 밝혔다. 전 세계에서 화성 궤도에 진입하려는 시도는 이제껏 52번 있었지만, 성공한 것은 22차례뿐이다. 게다가 단 한 번만에 성공한 나라는 아랍에미리트와 인도 두 나라뿐이다. 인도의 화성 탐사선 망갈리안이 2014년 9월 화성 궤도에 성공적으로 안착함으로써 인도는 미국, 러시아, 유럽연합 다음으로 4번째 화성에 우주선을 보낸 나라가 됐으며, 아시아 국가로서는 최초로 화성궤도 진입 기록을 세웠다. 인도에 앞서 중국은 2011년 11월 화성탐사선 잉훠(螢火) 1호를 발사했으나 행방불명됐으며, 일본은 1998년 화성 탐사위성 노조미호를 발사했으나 궤도 진입에는 실패했다. 미국과 러시아도 궤도 진입을 첫 시도만에 성공하지는 못했다. 유럽우주국(ESA)이 2003년 화성 궤도 진입의 첫 시도에 성공했지만, 단일 국가로는 인도가 최초다.궤도 진입에 성공한 톈원은 1호는 바로 탐사 로버의 착륙 준비에 들어간다. 착륙 예정지는 NASA의 바이킹-2의 착륙선이 내렸던 유토피아 평원 내에 있는데, 많은 양의 얼음이 있을 것으로 추정되는 그 지역에 대한 자세한 지형을 이미징하기 시작할 것이다. 그러나 착륙 준비를 하는 데는 많은 시간이 걸리므로 5월까지는 착륙이 이루어지지 않을 것이라 한다. 현재 톈원 1호는 화성에서 400㎞ 떨어진 궤도에서 화성을 공전하고 있다. 앞으로 톈원 1호는 카메라와 입자분석기 등을 이용해 화성을 탐사할 예정이다.CNSA는 “톈원 1호는 한 번의 임무로 궤도 진입, 착륙, 탐사 등을 하도록 설계됐다”며 “중국이 화성 탐사 프로그램의 핵심 단계를 완료했음을 의미한다”고 강조했다. 장케지안 국가항천국장은 성명을 통해 “오늘 아침 일찍 궤도에 성공적으로 진입한 아랍에미리트의 아말팀에게 축하를 전하며, 미국의 탐사로버 퍼시비어런스도 화성에 성공적으로 착륙하기를 바란다”고 밝혔다. 아랍에미리트의 아말은 앞서 9일 오전 1시(한국시각 기준) 궤도에 진입했으며, 미국의 탐사로버 퍼시비어런스는 오는 18일(현지시각) 화성 착륙을 시도한다. 이로써 이날은 인류 우주 탐사 역사에서 하루에 두 대의 탐사선이 화성에 도착하는 진기록을 세운 동시에 화성은 바야흐로 인류의 각축장이 되고 있다. 톈원 1호는 지난해 7월 23일 하이난 원창 우주발사장에서 중국 로켓인 ‘창정5호’에 실려 발사된 후, 197일 동안 지구-태양 간 거리의 약 3배인 4억7000만㎞를 비행했으며, 지구·달 사진, 탐사선 ‘셀카’, 3차례 중간수정, 한 차례 심우주 기동, 자체점검 등 일련의 작업을 성공적으로 수행했다. 중국이 화성궤도 진입 성공에 이어 화성 착륙과 탐사까지 성공할 경우 미국과 러시아에 이어 세계에서 3번째로 화성착륙에 성공한 국가가 되며 명실공히 우주강국 반열에 올라 중국의 우주굴기를 이어갈 것으로 전망된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

아랍에미리트(UAE)가 쏘아 올린 아랍권 최초의 화성탐사선 ‘아말’(아랍어로 희망)이 화성 궤도 진입에 성공했다고 현지 언론들이 9일(이하 현지시간) 일제히 보도했다. 화성탐사선 발사는 전 세계에서 미국, 유럽연합(EU), 옛 소련, 중국, 인도, 일본에 이어 일곱번째였으며 화성 궤도 진입에 성공한 것은 미국과 옛 소련, 유럽우주국(ESA), 인도에 이어 다섯 번째다. 아말은 이날 저녁 7시 30분(한국시간 10일 0시 30분)부터 감속 엔진을 가동해 속도를 시속 1만 8000㎞까지 낮추며 화성 궤도에 진입했다. 화성 상공 240㎞ 궤도에 진입하며 화성 궤도 안착을 알린 아말은 두달 뒤 탐사 궤도인 화성 상공 1400㎞ 궤도에 이르면 최종적으로 궤도 진입에 성공하게 된다. 화성 궤도 진입을 시작한 것은 지난해 7월 20일 미쓰비시중공업의 발사체 ‘H2A’에 실려 일본 다네가시마(種子島) 우주센터를 떠난 지 7개월 가까이 흐른 뒤다. 아말은 그동안 시속 12만 1000㎞의 속도로 4억 9300만㎞의 우주공간을 날아갔다. 아말이 화성 궤도에 최종 안착하면 화성 대기를 1년간 탐사한다. 기상 변화는 물론 계절 단위의 변화까지 관측해 전세계 과학자들에게 공유한다는 계획이다. UAE의 우주 탐사는 지구에서 가장 가까운 천체인 달 탐사를 건너뛰고 태양계 심우주인 화성 탐사에 먼저 도전했다는 점에서 주목받는다. 이 나라가 우주 개척에 괄목할 만한 성장을 한 것은 대한민국과의 기술 협력이 큰 토대가 됐다. 인공위성 ‘두바이샛’ 1호와 2호를 한국 기업인 세트렉아이를 통해 개발해 2009년과 2013년 발사하는 데 성공했다. 아말 탐사선 프로젝트는 2014년부터 시작됐지만 2006년부터 두바이샛 1호 개발을 위해 한국과 협력하며 역량을 축적했다. UAE는 석유 의존에서 벗어나 과학기술을 토대로 한 산업구조 전환을 추진하고 있다. 첨단 과학기술 연구를 위한 교육 프로그램을 활성화시켰고 대학에는 물리학과를 비롯해 과학기술 관련 전공이 개설됐다. 이 과정에 여성 과학자들이 두각을 나타냈다. 아말 개발에 참여한 연구자의 34%가 여성 과학자다. 정부의 정책적 지원을 등에 업고 과학과 공학, 수학 분야 여성 과학자들이 입지를 넓히고 있다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

2015년 개봉한 SF 영화 ‘마션’은 화성 탐사 도중 뜻하지 않은 사고로 남겨진 주인공 마크 와트니가 홀로 생존하는 과정을 그리고 있다. 식물학자이면서 기계공학자인 와트니가 어떻게 살아남는지 영화에 상세히 표현되고 있는데, 그중 감자 식물체를 재배하기 위한 일련의 과정이 식물학을 전공한 과학자인 필자에게는 특히 흥미로웠다. 기지 내에 화성의 흙을 깔고, 인분으로 거름을 만들어 감자를 심고, 부족한 물은 로켓 연료 하이드라진과 이리듐 촉매를 이용해 만들었다. 감자밭을 둘러싼 비닐에 물방울이 맺히고, 흙이 물기를 머금어 감자 싹이 올라오는 것을 지켜보며 영화 속 장면임에도 뿌듯했다. 그렇다면 우주방사선, 미세중력, 약한 자기장, 초진공 상태로 알려진 우주환경에서 식물 키우기가 실제로 가능할까? 미국항공우주국(NASA)은 국제우주정거장(ISS)에서 ‘베지’라는 식물 재배 모듈을 이용해 신선한 채소를 우주에서도 길러 섭취할 수 있음을 보여 줬다. 지난해 11월에는 무 20개를 직접 재배해서 수확했다는 발표도 있었다. 심우주 탐사를 할 때 식량을 안정적으로 공급받기 위해 우주 농작물 재배는 필수다. 단조로운 우주생활에서 성장하는 녹색 식물의 존재 자체가 우주비행사들에게 심리적 안정감을 줄 수 있다는 점 또한 간과할 수 없다. 개인 우주 여행까지 이야기되는 요즘 어쩌면 우주에서 직접 재배한 농작물을 지구에서도 맛볼 수 있을 날도 곧 오지 않을까 기대해 본다. 김진백 한국원자력연구원 방사선육종연구실장

‘화성 전쟁’이 본격적으로 불붙었다. 미국과 중국, 아랍에미리트의 화성 탐사선들이 2월 화성 도착을 앞두고 있는 가운데, 2월 10일 화성 궤도 진입을 예정하고 있는 중국의 톈원 1호가 과연 궤도 진입에 성공할 것인가를 두고 세계의 시선이 집중되고 있다. 전 세계에서 화성 궤도에 진입하려는 시도는 이제껏 51번 있었지만, 성공한 것은 21차례 뿐이다. 게다가 단 한 번만에 성공한 나라는 인도가 유일하다. 인도의 화성 탐사선 망갈리안이 2014년 9월 화성 궤도에 성공적으로 안착함으로써 인도는 미국, 러시아, 유럽연합 다음으로 네번째 화성에 우주선을 보낸 나라가 됐으며, 아시아 국가로서는 최초로 화성 궤도 진입 기록을 세웠다. 인도에 앞서 중국은 2011년 11월 화성탐사선 잉훠(螢火) 1호를 발사했으나 행방불명됐으며, 일본은 1998년 화성탐사위성 노조미호를 발사했으나 궤도 진입에는 실패했다. 미국과 러시아도 궤도 진입을 첫 시도 만에 성공하지는 못했다. 유럽우주국(ESA)이 2003년 화성 궤도 진입의 첫 시도에 성공했지만, 단일 국가로는 인도가 최초다. 중국 국가우주국(CNSA)은 톈원 1호 화성 궤도선과 착륙선이 2월 10일 화성 도착을 앞두고 속력을 내고 있으며 궤도 진입을 준비하는 중이라고 발표했다. CNSA에 따르면, 톈원 1호는 24주째 화성을 향해 순항 중이며, 현재 지구에서 1억3000만㎞, 화성에서 830만㎞ 거리에 있다. 모든 시스템이 정상적으로 작동하는 상태에서 우주선은 2월 10일 화성 궤도에 진입하기 위해 감속을 할 예정이다. 5톤 무게의 우주선이 화성의 중력에 잡히게 될 만큼 충분히 감속되도록 엔진을 분사할 것이다. CNSA의 발표에 따르면, 톈원 1호가 화성 궤도에 도착할 시점에 우주선과 지구와의 거리는 약 1억9000만㎞로, 이는 지구-태양 간 거리의 약 1.3배나 되는 먼 거리다. 전파신호가 가는 데만도 10분 이상이 걸리므로 우주선에 대해 실시간 제어가 불가능하다. 따라서 우주선은 자율적으로 명령을 수행해야 한다.톈원 1호를 제작한 중국우주기술아카데미의 리 젠카이 화성 탐사 프로젝트 부사령관은 "화성 궤도 진입을 위한 준비가 착착 진행 중"이라면서 "1월 24일 이전 베이징우주관제센터와 합동으로 모든 기동을 완료할 계획”이라고 밝혔다. 궤도에 진입하면 톈원은 바로 탐사 로버의 착륙 준비에 들어간다. 착륙 예정지는 NASA의 바이킹-2의 착륙선이 내렸던 유토피아 평원 내에 있는데, 많은 양의 얼음이 있을 것으로 추정되는 그 지역에 대한 자세한 지형을 이미징하기 시작할 예정이다. 그러나 착륙 준비를 하는 데는 많은 시간이 걸리므로 5월까지는 착륙이 이루어지지 않을 것이라 한다. 중국의 첫 화성탐사선 톈원 1호는 지난해 7월 23일 하이난 원창 우주발사장에서 중국 로켓인 ‘창정5호’에 실려 발사된 후, 지구·달 사진, 탐사선 ‘셀카’, 3차례 중간수정, 한 차례 심우주 기동, 자체점검 등 일련의 작업을 성공적으로 수행했다. 중국은 이번 발사로 화성 궤도 비행부터 착륙, 탐사까지 임무를 한꺼번에 수행할 계획이다. 탐사선은 화성 표면의 샘플을 채취해 지구로 가져올 예정이다. 중국이 화성착륙과 탐사까지 성공할 경우 미국과 러시아에 이어 세계에서 3번째로 화성착륙에 성공한 국가가 되며 명실공히 우주 강국반열에 올라 우주 굴기를 이어갈 것으로 전망된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

2019년 12월 31일 중국 정부가 후베이성 우한 지역에서 원인을 알 수 없는 폐렴이 유행하고 있다며 세계보건기구(WHO)에 보고하면서 한 해가 마무리되고 또 시작됐다. 한두 달, 길어야 3~4개월이면 끝날 것이라 예상했지만 1년이 지났다. 코로나19로 시작한 2020년이 코로나19 3차 대유행과 함께 끝을 맺고 있다. 2021년 새해가 밝아도 인류는 코로나19와 여전히 살아갈 수밖에 없다는 것이 과학자들의 공통된 의견이다. 이런 가운데 네이처가 2021년 주목해야 할 과학기술 이슈들을 선정했다. 네이처는 2021년 가장 주목해야 할 과학 분야는 여전히 ‘기후변화’와 ‘코로나19’라고 밝혔다. 코로나19 상황이 전 세계적으로 심각하다 보니 인식하지 못하고 있지만 현재 인류가 당면한 절체절명의 문제는 ‘지구온난화로 인한 기후변화’다. 네이처는 조 바이든 미국 대통령 당선인이 취임 첫날 전임자인 도널드 트럼프 대통령이 탈퇴한 파리기후협약에 재가입하겠다고 밝힌 점에 대해 주목해야 한다고 했다. 또 2015년 파리협정 이후 6년 만인 2021년 11월 영국 글래스고에서 열리는 유엔기후변화회의에서 온실가스 감축과 관련해 어떤 목소리가 나오느냐에 인류의 미래가 달려 있다고 네이처는 밝혔다.2020년 말 영국, 미국에서 백신 접종이 시작되고 2021년에는 백신 접종국이 더 늘겠지만 코로나19에서 완전히 벗어날 수는 없다. 과학계는 코로나19 최초 발원지 추적과 더 많은 백신과 치료제 개발이 진행될 것으로 전망했다. WHO는 2021년 시작과 함께 국제조사단을 구성해 코로나19가 처음 확산된 중국 우한 지역에 파견할 계획이다. 조사단은 우한 수산시장에서 판매되는 동물 중 코로나19 바이러스 숙주가 될 만한 것들을 전부 수집해 코로나19 최초 발원지와 감염 경로, 감염 원인을 구체적으로 추적하게 된다. 정확한 최초 발원지 확인에는 오랜 시간이 걸리겠지만 2021년 말에는 일부 단서가 확인될 것으로 전망된다. 올해 말 공개된 화이자·바이오엔테크 백신과 모더나 백신은 메신저RNA(mRNA)를 이용해 만들었다. 병원균의 독성을 약화시켜 주사하는 전통적 방식 대신 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질을 만드는 유전정보를 주입해 체내 면역세포가 항체를 만들어 내는 원리다. 2021년에는 다양한 방식의 코로나19 백신이 등장해 바이러스와의 전쟁에 화력을 지원할 것으로 전망된다. 존슨앤드존슨 자회사 얀센은 아데노바이러스를 이용한 바이러스 벡터 방식의 백신을 개발 중인데 면역력이 오래 지속된다는 특징을 갖고 있다. 1월 중에 미국 식품의약국(FDA)의 긴급사용 승인을 받을 것으로 보인다. 미국 노바백스는 유전자 재조합 기술로 항원단백질을 만들어 인체에 주입하는 방식의 백신으로 제조와 유통이 쉽고 효과도 다른 백신들에 앞서는 것으로 알려져 있다. ‘코로나19 백신의 끝판왕’이라고 불리는 이 백신은 영국에서 3상 임상시험을 마치고 미국과 멕시코에서 3상 임상시험에 돌입해 내년 상반기 중에 상용화될 것으로 전망되고 있다. 한국에서도 위탁생산 계약이 돼 있어 노바백스 백신을 가장 먼저 만나는 나라가 될 수 있을 것으로 보인다.지난 7월 아랍에미리트(UAE), 중국, 미국이 잇따라 화성 탐사선을 발사했는데 내년 2월 속속 화성 궤도에 도달한다. 올해 가장 먼저 발사한 UAE의 ‘아말’호는 2월 9일 화성 궤도에 진입하고, 미국 항공우주국(NASA)의 화성 탐사선 ‘퍼시비어런스’는 2월 18일 화성 표면에 착륙한다. 중국의 톈원1호는 2월 11~24일쯤 화성 궤도에 진입하고, 4월 23일 전후로 화성 표면에 착륙선을 보낼 것으로 알려졌다. 이와 함께 1990년 발사돼 30년 동안 심우주 관측 임무를 수행해 왔던 허블 우주망원경의 뒤를 이을 제임스웹 우주망원경이 오는 10월 31일 발사된다. 또 미국 바이오기업 바이오젠이 개발한 알츠하이머 치료제 ‘아두카누맙’에 대한 FDA의 최종 승인 여부도 2021년 주목받는 과학 이슈이다. 아두카누맙은 알츠하이머 원인 베타아밀로이드 단백질을 제거하는 것으로 알려져 있지만 두 차례의 대규모 3상 임상시험 결과가 전혀 다르게 나타났다. FDA는 승인 거부 의견을 냈지만 최종 승인 여부는 내년 3월 7일 나올 전망이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

NASA의 달 탐사선이 잡은 놀라운 이미지 지난 동짓날 21일 온 지구촌이 800년 만의 목성-토성 대접근으로 떠들썩했지만, 우리 지구인만이 이 우주 쇼를 보고 있었던 것은 아니다. 두 행성의 만남을 심우주에서 홀로 지켜본 존재가 있었다. 바로 달 궤도를 돌고 있는 미 항공우주국(NASA)의 달 정찰궤도선(LRO)이 태양계의 1, 2위인 두 거대 행성이 포개져 마치 하나의 밝은 '별'처럼 빛나는 장관을 렌즈에 담고 있었다.​2009년에 발사되어 앞으로 6년 동안 달 궤도를 도는 데 충분한 연료를 보유하고 있는 LRO(Lunar Reconnaissance Orbiter) 탐사선은 이 우주적인 이벤트의 전 과정을 지켜보고 있었다. LRO의 협시야 카메라(NAC)는 두 행성이 최대한으로 접근해 0.1도 각거리의 분리지점에 이르른 지 불과 몇 시간 뒤에 이 놀라운 광경을 렌즈에 담았다. 대접근을 이룬 두 행성은 맨눈으로 봤을 때 완전히 하나의 둥근 별처럼 보였지만, 이 협시야 카메라 렌즈로 보면 뚜렷이 분리된 것을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 비록 희미하지만 토성의 고리까지 볼 수 있을 정도로 매우 해상력이 높다. 지구상에서 일반 천체 망원경으로 관측한 사람들은 목성의 4대 위성 정도는 볼 수 있었지만, 토성의 고리를 보기 위해서는 보다 배율이 높은 대구경 망원경이 필요하다. NAC가 두 행성의 이 이미지를 잡았을 때 목성은 토성보다 약 4배 더 밝았으므로 위의 사진은 원본 이미지의 밝기를 조정하여 두 행성이 비슷한 밝기로 보이게 했다.목성과 토성은 20 년에 한 번씩 접근하지만, 이같은 0.1도의 대접근은 1623년 이후 처음이었다. 하지만 당시는 태양이 너무 가까이 있어 관측이 불가능했다. 따라서 관측이 된 걸 기준으로 하면 1226년 이후 800년 만에 이루어진 대접근이었다. 이번 두 행성의 재회는 성탄절을 앞두고 이뤄졌다는 점에서 일반의 관심을 더욱 증폭시켰는데, 아기 예수를 만나러 길을 떠난 동방박사들을 이끈 것이 바로 목성과 토성이 함께 만들어낸 밝은 빛이라는 설이 있기 때문이다. 학계에서는 성경에 나오는 '동방박사 별'이 당시 목성과 토성, 혹은 목성과 금성의 행성 정렬 현상으로 추정하고 있다. 이런 연유로 이번 두 행성의 만남은 일반에게는 천문학적인 측면보다 '크리스마스 별'이라는 의미 부여가 더 큰 비중을 차지하게 되었다. 긴 기다림 끝에 이뤄진 만남을 뒤로 하고 앞으로 두 행성은 점점 멀어지게 된다. 그리고 지금으로부터 60년 뒤인 2080년 3월 16일에 또 다른 0.1도의 대접근이 있을 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

중국이 쏘아올린 화성탐사선 톈원(天問) 1호가 화성을 향해 순항하고 있는 것으로 전해졌다. 중국 국가항천국(國家航天局·CNSA)은 14일 21시 현재(현지시간) 144일 간 궤도를 비행한 톈원 1호의 비행거리는 3억6000만㎞, 지구와의 거리 1억㎞, 화성과의 거리 1200만㎞로 비행 상태가 양호하다고 밝혔다. 태양계 제4의 행성인 화성은 공전 궤도상 지구와의 거리가 항상 가변적인데, 가장 가까울 때는 5000만㎞에서 멀 때는 4억㎞ 이상 주기적으로 변한다. 톈원 1호가 화성 부근에 도착하는 시점에 지구와의 거리는 1억9000만㎞다. 중국의 첫 화성탐사선인 톈원 1호는 지난 7월 23일 하이난 원창 우주발사장에서 중국 로켓인 ‘창정 5호’에 실려 발사된 후, 지구·달 사진, 탐사선 ‘셀카’, 3차례 중간수정, 한 차례 심우주 기동, 자체점검 등 일련의 작업을 성공적으로 수행했다. 이후 수차례 궤도 수정을 거치며 내년 2월 중순 화성에 접근해 ‘브레이크’ 컨트롤로 화성궤도에 진입하고 화성 착륙을 준비할 예정이다. 중국은 이번 발사로 화성 궤도 비행부터 착륙, 탐사까지 임무를 한꺼번에 수행할 계획이다. 탐사선은 화성 표면의 샘플을 채취해 지구로 가져올 예정이다. 톈원 1호는 달 착륙선과 표면탐사 로봇인 로버로 구성됐으며, 내년 2월 중 화성궤도에 도착, 화성표면에 착륙해 탐사업무를 수행할 예정이다.중국이 화성착륙과 탐사까지 성공할 경우 미국과 러시아에 이어 세계에서 3번째로 화성착륙에 성공한 국가가 되며 명실공히 우주 강국반열에 오를 것으로 전망된다. 앞서 중국은 지난 2011년 화성탐사선 ‘잉훠 1호’를 러시아 화성탐사선과 함께 러시아 소유스 로켓에 실어 발사했으나, 지구 궤도를 벗어나지 못해 실패한 바 있다. 톈원 1호는 화성 전체를 광범위하게 조사하고 표면에 착륙할 로버는 지구와 통신하며 화성의 지질구조와 토양 특성, 물과 얼음의 분포 등을 조사할 계획이다. 착륙선은 화성 북부 유토피아 평원에 착륙할 예정으로 이곳은 많은 양의 얼음이 있는 것으로 추정되는 지역이다. 탐사 로버는 태양전지판을 장착하고 있으며 약 90일 간 임무 수행이 가능토록 설계됐다. 톈원 1호의 화성 탐사 임무는 중국이 우주 강국으로 가는 길의 중요한 이정표가 될 것으로 보인다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

일명 '보물 소행성'이라 불리는 '16프시케'(16 Psyche)를 향한 본격적인 탐사 시작의 막이 올랐다. 지난 7일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 16프시케 탐사에 대한 주요 설계 검토를 마치고 본격적으로 탐사선 제작에 착수했다고 밝혔다. 화성과 목성 사이 소행성 벨트에 위치한 16프시케는 지름이 226㎞에 달하는 비교적 큰 소행성이다. 거리는 지구와 태양 사이보다 3배 정도 먼 3억7000만㎞로, 우주적 관점에서는 코 앞이지만 인류에게는 닿기 어려운 곳에 위치해 있다. 이번 탐사 프로젝트가 언론의 주목을 받는 이유는 16프시케의 독특한 특징 때문이다. 일반적인 소행성이 암석과 얼음으로 이루어진 것에 반해 16프시케는 철과 니켈, 금 등 희귀 광물 덩어리로 가득차 있기 때문. 이같은 이유로 일각에서는 16프시케의 가치가 1000경(京) 달러에 달한다는 주장도 내놓고 있다.이미 16프시케를 향한 탐사 스케줄도 나와있다. NASA는 오는 2022년 8월 스페이스X의 대형 로켓인 '팰컨 헤비'에 소행성 이름과 같은 탐사선 프시케를 실어 발사할 예정이다. 예정대로 프시케가 순항하면 이듬해 탐사선은 화성을 지나 2026년 1월 16프시케 궤도에 진입하게 된다. 　 프시케 프로젝트 매니저인 헨리 스톤은 "가장 중요한 것은 신뢰성이 있는 하드웨어를 만드는 것으로 다양하고 종합적인 테스트가 이루어질 것"이라면서 "이번 임무에서 심우주에서 레이저로 통신하는 새로운 기술(Deep Space Optical Communications)도 테스트 할 예정"이라고 밝혔다. 한편 프시케 프로젝트의 주 목적이 '금 캐기'는 아니다. 16프시케가 태양계 생성 초기의 물질로 만들어져 태양계 기원에 대한 정보를 얻을 수 있기 때문이다. 그러나 소행성이 희귀 금속으로 가득차 있다는 점은 물론 보너스 가치다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

-오랜 천문학의 수수께끼인 '은하의 질량 문제'에 단서 우주에 있는 거의 모든 은하의 중심에는 엄청난 양의 물질을 게걸스럽게 집어삼키는 초거대 블랙홀이 똬리를 틀고 있는데, 여기서 엄청난 양의 방사선이 방출되고 있다. 이 같은 블랙홀을 퀘이사(Quasi-stellar Object, QO/準星)라 하는데, 망원경을 통해 볼 때 별처럼 보이기 때문에 붙여진 이름으로, 우주에서 가장 활기 넘치는 천체라 할 수 있다. 퀘이사로 유입되는 물질은 광속에 가까운 속도로 퀘이사 주위를 소용돌이 치면서, 자신의 엄청난 방사선 에너지에 의해 가열되어 우주공간으로 뻗어나간다. 은하의 소화불량으로 인해 발생하는 이 강력한 제트 분출은 수천억의 별이나 은하계 전체가 내는 밝기를 압도하는 장관을 연출하기도 한다. 일련의 새로운 논문에 따르면, 우주지도에 그 이름을 올린 퀘이사들이 내뿜는 방사선이 블랙홀을 가진 은하 자체를 파괴할 수도 있다는 것을 보여준다. 3월 16일자(현지시간) '천체물리학 저널' 특별판에 게재된 6건의 연구에서 천문학자들은 미 항공우주국(NASA)의 허블 우주 망원경을 사용하여 심우주에 있는 13개의 퀘이사 유출, 곧 퀘이사에서 방출되는 고속 방사선을 면멸히 관측했다. 수년에 걸친 이 조사에서 과학자들은 다양한 전자기 스펙트럼 파장에서 방사선 유출을 관찰한 결과, 퀘이사에서 분출되는 폭풍과 가스는 속도는 시속 6400만km 이상, 온도는 수십억 도에 도달할 수 있다는 사실을 발견했다. 이 뜨겁고 빠른 가스는 퀘이사의 숙주 은하에 엄청난 피해를 줄 수 있으며, 해일처럼 은하의 디스크를 관통하여 우주공간 멀리까지 별 형성 물질을 날려버릴 수 있다는 사실을 연구자들은 발견했다. 1년 동안 한 번의 퀘이사 유출로 태양 질량의 수백 배에 이르는 물질을 우주공간으로 밀어냄으로써 새 별이 형성되는 것을 막아내는 한편, 멋진 불꽃 놀이를 연출할 수 있다고 과학자들은 밝혔다. 이 발견은 우주에 대한 오랜 수수께끼를 풀어내는 데 도움이 될 수 있다. 큰 은하가 어떤 특정한 질량에 도달하면 왜 더 이상 덩치를 키우지 않는 걸까 하는 문제는 천문학의 오랜 마스터리였다. 연구팀은 새로운 퀘이사 유출 데이터를 은하 형성 모델에 적용했을 때, 이 퀘이사 유출이 많은 은하에서 새로운 별의 탄생을 방해할 수 있음을 발견했다. 뉴욕 컬럼비아 대학의 천체물리학자 제레미아 P. 오스트라이커는 성명서에서 "천체물리학의 이론가와 관측자들은 수십 년 동안 거대한 은하에서 별 형성을 차단하는 물리적 과정이 있다는 것을 알고 있었지만, 그 과정의 본질은 미스터리였다"고 밝히면서 "이 퀘이사의 유출 데이터를 우리의 시뮬레이션에 집어넣으면 은하 진화 과정에서 풀리지 않았던 문제를 해결하는 데 결정적인 단서를 얻을 수 있다"고 덧붙였다. 퀘이사가 더 많은 물질을 빨아들일 때 가속되는 강력한 유출에 대한 추가 연구로 우주의 가장 활력있는 천체가 어떻게 은하계를 만들고 파괴하는지 자세한 내용을 알 수 있을 것으로 연구자들은 기대하고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

미 항공우주국(NASA)의 유서 깊은 심우주 탐사선 보이저 2호에 탑재된 5개의 과학 기기가 모두 정상 상태로 회복되어 작동을 재개했다. 이 기기들은 지난 1월 말 전력 초과 사용으로 인해 자체 보호 시스템에 의해 작동이 중단된 지 1개월 만에 과학 데이터 수집을 재개하기 시작했다고 NASA 관계자가 지난 3일(현지시간) 발표했다.　​ 우주선의 문제 해결은 지구와의 거리 때문에 느리게 진행된다. 전파로 보내는 명령 신호가 보이저 2에 도달하는 데만도 17시간이 걸리므로 명령 수행 여부를 확인하는 데는 거의 하루 반이 걸리기 때문이다. NASA 관계자는 성명을 통해 “보이저 2는 지난 1월 25일 이례적인 상황에 빠진 후 정상 운영으로 돌아왔다”고 밝히면서 “우주선의 자체 보호 시스템에 의해 전력 공급이 중단된 과학 기기 5개가 다시 정상으로 돌아와 과학 데이터 수집을 재개했다”고 보고했다. 보이저 2는 쌍둥이 보이저 1과 마찬가지로 1977년 8월 발사되어 지금까지 꼬박 43년째 심우주 탐사 임무를 수행하고 있다. 이 같은 광범위한 우주 탐사에는 막대한 비용이 든다. 따라서 NASA는 최대 가성비를 거두기 위해 모든 노력을 기울이고 있는데, 우주선이 예상 수명을 훨씬 초과함에 따라 특히 엔지니어들은 전력 공급에 만전을 기하고 있다. 우주선에 전력을 공급하고 있는 것은 탑재된 방사성 동위원소 열전 발전기다. 그러나 40년이 넘은 이 발전기는 꾸준히 성능이 떨어져 전력 공급이 갈수록 힘들어지고 있다. 보이저 팀의 엔지니어들은 이러한 상황에 대처하기 위해 과학 미션 수행에 관련이 없는 기기와 히터를 끄고 우주선의 전력 절감에 나섰다.1월의 사고는 보이저 2가 자기장 기기를 교정하기 위한 스핀 조작을 실패함으로써 발생했다. 이 고장으로 전력 소비가 많은 2개의 시스템이 동시에 작동을 중단했다. 우주선은 상황의 위험을 인식하고 사전 프로그래밍 된 오류 방지 모드에 들어갔다. 그 이후로 미션 엔지니어는 전력 과다 사용 시스템을 끄고 보이저 2의 나머지 과학 기기 5개를 다시 작동시키기 위해 노력해왔다. 이 기기들은 태양이 만들어내는 우주 거품인 헬리오스피어 너머 일어나는 상황에 관한 데이터를 수집하고 있다.　​ 보이저 2는 2018년 11월 헬리오스피어를 떠나 성간 공간으로 들어갔다. 현재 보이저 2의 위치는 지구-태양 간 거리의 124배(124AU), 184억km 떨어진 우주공간이다. 빛으로도 17시간이 걸리는 거리다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

올 한해도 우주를 향한 인류의 도전은 계속됐다. 인류는 역사상 처음으로 이론으로만 존재했던 실제 블랙홀의 모습을 포착했고 태양계 끝자락의 천체와 조우했다. 또한 태양계 너머 ‘외계에서 온 두번째 손님’인 ‘2I/보리소프'의 모습도 카메라에 담았다. 올 한해 포착된 흥미롭고 신비로운 우주의 모습을 사진으로 정리해봤다.　 태양계 끝자락의 눈사람　지난 1월 1일 전세계가 새해맞이에 들썩이던 사이 태양계 끝자락에서는 인류의 피조물이 미지의 세계를 떠도는 천체를 가장 가까이에서 만났다. 지구에서 약 66억㎞ 떨어진 미지의 세계인 ‘카이퍼 벨트’(Kuiper Belt·태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역)에 위치한 이 소행성의 이름은 ‘2014 MU69’로 세상에 널리 알려진 별칭은 ‘울티마 툴레’(Ultima Thule)다. 그러나 지난 11월 미 항공우주국(NASA)은 울티마 툴레의 공식적인 이름을 ‘아로코스’(Arrokoth)로 명명했다. 북미 인디언의 언어에서 따온 아로코스는 ‘하늘’이라는 뜻으로 국제천문연맹(IAU)의 승인도 받아 천체의 공식명칭이 됐다. 마치 눈사람을 연상시키는 모습으로 눈길을 끈 아로코스는 원래는 각기 다른 2개의 암석 덩어리였다. 그러나 부드럽게 충돌하는 과정을 거치면서 길이 30여㎞의 지금의 모습이 됐다. 인류에게 처음 모습을 드러낸 블랙홀　지난 4월 세계 과학 역사상 최초로 초대질량의 실제 블랙홀 모습이 포착됐다. 국내 천문학자들을 포함한 347명의 국제 과학자가 포진된 사건지평선망원경(EHT·Event Horizon Telescope) 연구진은 거대은하 ‘M87’ 중심부에 있는 블랙홀 관측에 성공했다. 관측에 성공한 블랙홀은 지구로부터 5500만 광년 떨어져 있으며, 질량은 태양의 65억 배에 달한다. 태양 1개의 질량이 지구 33만 2000여개 질량과 맞먹는 걸 고려하면 가늠하기조차 어려울 정도다. EHT 연구진은 세계 각지에 놓여 있는 전파망원경 8대를 서로 연결해 하나의 망원경처럼 가동하는 초장기선 간섭(VLBI) 관측법을 통해 개별 망원경이 얻을 수 없는 블랙홀의 고해상도 이미지를 촬영할 수 있었다. 아름다운 토성의 맨 얼굴　NASA와 유럽우주국(ESA)은 지난 6월 허블우주망원경의 최첨단 광시야카메라3(WFC3)로 입을 다물지 못하게 할 정도로 놀라운 ‘토성의 맨 얼굴’을 포착했다. NASA 관계자는 "토성은 많은 특징들을 지니고 있지만, 특히 그중에도 고리 시스템은 트레이드 마크라 할 수 있다"면서 "얼음 알갱이로 이루어져 있는 토성의 밝은 고리는 장엄한 아름다움을 자랑한다”고 밝혔다. 촬영당시 토성의 거리는 지구-태양 간 거리의 약 9배인 13억 6000만㎞였다.　 ‘별중의 별’ 에타 카리나이지구로부터 약 7500광년 떨어진 곳에는 ‘별중의 별’로 불리는 특이한 쌍성이 존재한다. 마치 날갯짓하는 것 같은 환상적인 모습 덕에 아름답지만 치명적인 쌍성계 ‘에타 카리나이’(Eta Carinae)다. 지난 7월 ’우주망원경과학연구소'(STScI)는 허블우주망원경의 광시야카메라3(WFC3)를 이용해 열기가 남은 에타 카리나이의 가스 속에서 마그네슘이 뿜어내는 빛을 자외선으로 포착했다. 이 빛은 둥근 돌출부 사이의 공간과 외곽에서 충돌로 가열된 질소가 많은 영역에서 형성됐으며 이전에는 전혀 드러나지 않았던 것들이다. 용골자리(Constellation Carina)에 위치한 에타 카리나이는 지금도 매우 격렬하면서도 불안정하게 활동하는 별로, 크고 작은 두개의 ‘태양’으로 이루어져 있다. 큰 별은 태양보다 질량이 90배 정도 크지만 무려 500만 배나 밝은 것이 특징이다. 작은 별 역시 태양보다 30배 정도 큰 질량을 가졌으며 100만 배는 더 밝다. 외계에서 두번째로 온 그대　지난 10월 태양계 너머 ‘외계에서 온 두번째 손님’의 가장 선명한 모습이 4억 1800만㎞ 거리에서 허블우주망원경에 포착됐다. 푸른빛을 발하는 인터스텔라(interstellar·항성 간) 방문객인 ‘2I/보리소프‘(2I/Borisov·이하 보리소프)는 우리 태양계의 혜성과 매우 비슷한 모습이다. 전문가들은 보리소프가 반지름이 약 1㎞인 고체 핵을 갖고 있으며, 코마(coma)처럼 핵에서 방출되는 가스와 먼지로 된 구름 같은 구조가 둘러싸고 있는 것으로 파악하고 있다. 또한 외계 항성계에서 만들어진 혜성으로 그 화학적 구성과 구조, 특성 등에 대한 귀중한 정보를 제공해줄 것으로 기대하고 있다. 두 눈을 가진 오싹한 '유령 은하'　지난 10월 허블우주망원경이 심우주에서 포착한 ‘유령은하’다. 얼핏 소름이 돋는 이 화제의 이미지는 이글거리는 두 눈을 가진 얼굴 형상으로 마치 유령을 보는 듯한 느낌을 주기도 한다. 이 유령 은하의 정체는 정면 충돌의 중간 단계에 있는 두 심우주 은하들로, 소름 끼치는 우주 얼굴의 섬뜩한 ‘두 눈’은 은하들의 밝은 핵이다. 그리고 각각의 은하 디스크에는 두 은하의 별들이 뒤죽박죽으로 뒤엉켜 있다. 현미경자리에 있는 이 은하계는 ‘Arp-Madore 2026-424’라고 불리며, 지구로부터 7억 400만 광년 떨어져 있다. 유럽우주국(ESA)은 “고리 모양의 은하는 드물며, 그 중 수백 개만이 심우주에 존재한다”고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

-'우주의 암흑시대' 비밀 풀릴까? 최초의 별이 탄생해 우주공간을 첫 빛을 뿌리기 전 우주는 온통 흑암의 바다였다. 빅뱅 이후 40만 년부터 시작하여 수억 년 동안 지속된 이 우주의 암흑시대는 태허의 텅 빈 공간이 실제로 비어 있었던 마지막 시간을 표시하는 이정표라 할 수 있다. 이 시기의 우주에는 생명은 말할 것도 없고, 어떠한 행성이나 별, 은하 등도 존재하지 않았다. 빅뱅에 의해 생성된 수소 원자의 구름만이 태초의 캄캄한 우주공간을 떠돌고 있었을 뿐이다. 오늘날 전 세계의 망원경들은 암흑시대가 끝나고 최초의 은하가 형성되는 순간을 정확히 찾아내기 위해 그 원시 수소(중성 수소)를 찾는 데 열중하고 있다. 이 태초의 원자는 좀처럼 잡아내기 힘든 모호한 존재이지만, 호주의 한 연구팀이 어느 때보다 원시 원자의 발견에 가까이 다가선 것으로 보인다. 출판 전 논문을 수록하는 웹사이트 아카이브(arXiv)에 게재되고, 곧 천체물리학 저널에 발표될 이 새 연구에 따르면, 연구팀의 천문학자들은 호주의 사막에 전개된 머치슨 광역 전파망원경(MWA)을 사용하여 중성 수소의 특정 파장, 곧 70-300 MHz 파장을 찾기 위해 우주 과거를 깊숙이 들여다보고 있다. 아직 그들이 원하는 것을 찾지는 못했지만, 망원경의 최근 업데이트된 배열에서 새로운 설정을 사용하여 중성 수소의 신호 강도에 대한 최저 한계를 결정할 수 있었다. 미국 브라운 대학의 조나단 포버 물리학 조교수는“중성 수소 신호가 우리가 논문에서 설정한 한계보다 더 강하다면 망원경이 이를 감지했을 것이라고 확신할 수 있다”고 말했다. 이 원시 분자에 대한 추적은 여전히 진행 중이며, 이제 연구원들은 중성 수소의 발자국이 예상보다 훨씬 희미하다는 사실을 알아냈다. 태초의 우주공간을 휘저은 에너지가 너무나 강한 나머지 모든 원자에서 전자를 떼어내어 양전하를 띠게 만들었다. 이들 원자 중 최초의 원자는 양전하를 띤 수소 이온이었다. 수십만 년 동안 우주는 팽창하면서 냉각되면서 이윽고 수소 이온이 전자를 되찾을 수 있을 정도로 온도가 떨어져 수소 이온은 다시 전기적으로 중성이 되었다. 이 중성 수소 원자는 우주 암흑기의 주요 특징으로 여겨지고 있다. 결국 중성 수소들이 충분히 모여 첫 번째 별을 형성했을 때, 그 별들로부터 방출된 에너지에 의해 수소 원자들은 다시 이온화된다. 과학자들은 중성 수소가 21cm 파장에서 방사선을 방출한다는 것을 알고 있다. 그러나 우주가 지난 120억 년 동안 줄곧 팽장함에 따라 그 파장도 확장되었다. 새 연구의 저자들은 중성 수소의 파장이 약 2m로 늘어났다고 추정하고 있는데, 이것이 그들이 MWA를 사용하여 심우주를 뒤지며 찾은 신호다. 문제는 동일한 파장에서 방출되는 많은 전파원(인공 및 천체)들이 있다는 사실이다. 포버 박사는 “이러한 다른 소스들은 대개 우리가 감지하려는 신호보다 훨씬 더 강하다”고 밝히며 "망원경 위로 지나가는 비행기에서 반사되는 FM 라디오 전파조차도 데이터를 오염시키기에 충분하다"고 설명한다. 따라서 보버와 그의 동료들은 이러한 오염원들을 관찰, 제거하는 일련의 기법을 개발했다. 그들은 하늘에서 1200개 이상의 전파 스냅 샷을 찍은 후, 그들이 발견한 모든 2m 파장 방출의 흔적이 그들이 찾고 있던 중성 수소가 아닌 다른 것으로부터 나온 것임을 밝혀냈다. 그들이 찾고 있는 성배인 원자 신호는 여전히 발견되지 않았지만, 새 연구는 중성 수소에 대한 미래의 검색 범위를 좁히는 데 성공했다. 연구원들에 따르면, 이러한 결과는 원시 원자 사냥에 MWA 실험이 올바른 경로로 가고 있음을 담보하는 것이라고 주장한다. 우주 암흑시대의 마지막 유물은 추가 연구를 통해 곧 밝혀질 것으로 기대된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

미 항공우주국(NASA)과 여러 국제 협력 파트너들은 달 궤도에 유인 우주 정거장인 '루나 게이트웨이'(Lunar Gateway)를 건설하기 위해 힘을 모으고 있다. 루나 게이트웨이 건설은 2022년부터 시작되며 2024년으로 예정된 달 재착륙과 이후 이뤄질 달 탐사의 기반 시설이 될 예정이다. 그리고 더 나아가 달은 물론 화성과 소행성처럼 더욱 먼 우주의 전진 기지로 활용할 예정이다. NASA는 루나 게이트웨이에 지금까지 개발한 최첨단 우주 기술을 모두 적용할 계획이다. 차세대 이온 로켓 엔진인 AEPS(Advanced Electric Propulsion System)가 그 대표적인 사례다. 기존의 화학 로켓은 강력한 힘을 낼 수 있지만, 막대한 연료를 소모한다는 단점이 있었다. 장거리 우주 탐사에서 우주선 무게의 대부분을 연료로 채울 순 없기 때문에 과학자들은 더 연료 효율이 높은 대안을 연구했다. 이온 로켓 엔진은 전자기장의 힘으로 이온 입자를 매우 빠른 속도로 발사해 추력을 얻기 때문에 화학 로켓 대비 절반 이하의 연료로 같은 속도를 얻을 수 있다. 하지만 한 번에 많은 연료를 연소시킬 수 없기 때문에 힘이 약해 우주선 자세 제어나 소형 우주 탐사선 엔진으로 사용됐다. NASA는 로켓 제조 전문 회사인 에어로젯 로켓다인(Aerojet Rocketdyne)사에 기존의 이온 로켓 엔진보다 훨씬 강력한 차세대 이온 추진 엔진인 AEPS의 개발을 의뢰했다.AEPS는 전문적인 용어로 ‘전자기 쉴드를 이용한 홀 효과 로켓'(Hall Effect Rocket with Magnetic Shielding, HERMeS)라는 형태의 이온 로켓 엔진으로 4.2-12.5kW의 출력을 낼 수 있다. 루나 게이트웨이의 엔진 모듈인 전력 및 추진 장치(Power and Propulsion Element, PPE)에는 이 엔진 네 개가 탑재되어 최대 50kW의 출력을 낼 수 있다. 연료로는 제논(Xenon)이 사용되는데, 루나 게이트웨이에는 5t 정도가 탑재되며 최대 5만 시간 작동할 수 있다. 제논 자체는 비활성 기체로 산소와 반응해 연소하지 않기 때문에 이를 빠른 속도로 방출하기 위해서는 전기 에너지가 필요하다. 이 에너지는 60kW급 태양전지인 ROSA(roll-out solar array)가 공급한다. AEPS는 차세대 우주 탐사의 끝이 아닌 시작이다. NASA는 루나 게이트웨이에서 50kW급 이온 추진 로켓의 신뢰성과 성능을 테스트할 것이다. 그리고 여기서 만족할 만한 성과를 거두면 앞으로 이 기술을 기반으로 더 강력한 이온 추진 로켓을 개발한다는 로드맵을 지니고 있다. 수백 kW급 추전력을 지닌 이온 추진 로켓을 개발할 수 있다면 대형 우주선을 화성과 그 너머로 보낼 수 있을 것이다. 물론 말처럼 간단한 일은 아니지만, 지금처럼 적극적인 연구와 투자가 이뤄진다면 우주 개발의 미래는 밝을 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com