올해 말 발사 예정인 나사의 차세대 우주 로켓 SLS (Space Launch System)의 1차 목표는 달 탐사선 오리온 (Orion) 우주선을 달 – 지구 궤도로 보내는 것이다. 그런데 SLS가 워낙 큰 로켓이라 오리온 우주선 이외에도 작은 우주선을 추가로 실을 수 있는 여유 공간이 있다. 미국항공우주국(이하 NASA)는 여기에 여러 개의 작은 미니 우주선인 큐브셋 (CubeSat)을 함께 실어 다양한 임무를 수행할 계획이다. 그중 하나가 거대한 솔라 세일 (Solar Sail)을 지닌 NEA 스카우트 (Near-Earth Asteroid Scout) 우주선이다. 10 x 20 x 30cm 크기의 작은 우주선이지만, 십자형으로 펼쳐지는 네 개의 팔에 85㎡ 면적의 얇은 금속 막인 솔라 세일을 펼칠 수 있다. 우주에는 지구처럼 강한 바람은 없지만, 대신 태양에서 나오는 입자의 흐름인 태양풍이 존재한다. 솔라 세일은 이름처럼 태양풍을 받는 돛으로 범선과 똑같이 우주선을 움직일 수 있다. 다만 그 힘이 매우 약하기 때문에 매우 얇고 넓은 솔라 세일이 필요하다.  NASA는 올해 발사할 NEA 스카우트를 통해 솔라 세일의 노하우를 축적한 후 2025년 이보다 16배 더 큰 1672㎡의 솔라 세일을 지닌 중형 탐사선 솔라 크루즈 (Solar Cruise)를 발사할 계획이다. 웬만한 대형 범선의 돛보다 큰 솔라 세일을 이용해서 탐사하려는 목표는 바로 태양 자체다. 솔라 크루즈는 솔라 세일을 이용해 태양에 접근하면서 태양의 극궤도 (polar orbit)을 공전하도록 궤도를 변경한다. 태양의 남극과 북극을 공전하는 극궤도로 진입하기 위해서는 상당한 양의 연료가 필요하다.그런데 여기에 솔라 세일만의 장점이 있다. 태양에 가까이 다가갈수록 솔라 세일이 받는 태양풍의 힘이 강해지기 때문에 연료를 사용하지 않아도 궤도를 쉽게 변경할 수 있는 것이다.  또 솔라 세일이 망가지지 않는 이상 영구적으로 태양에서 연료를 공급받을 수 있어 로켓에 연료가 떨어지면 임무가 끝나는 다른 탐사선보다 더 오래 탐사 임무를 수행할 수 있다는 것도 장점이다. 다만 작은 우주선에 달린 거대한 솔라 세일을 조종해서 원하는 궤도로 진입하는 일은 생각보다 쉽지 않을 수 있다. 솔라 크루즈는 이를 검증하는 무대가 될 것이다.  NEA 스카우트와 솔라 크루즈가 연달아 성공한다면 앞으로 거대한 솔라 세일을 지닌 우주선이 태양풍을 받아 태양계 곳곳을 누비는 우주 범선 시대가 열릴 수도 있다. 태양 근처에서 태양풍을 가득 받아 속도를 올린 후 태양계 먼 곳까지 빠르게 이동할 수 있기 때문이다. 오래전 SF 작품에서 나왔던 꿈이 가까운 미래에 현실이 될 수 있을지 결과가 주목된다.

지구와 유사하게 목성의 극지방을 화려한 색을 물들게 하는 목성 오로라의 비밀이 처음으로 풀렸다. 지구의 북극광 또는 남극광으로 알려진 오로라는 태양계 여러 행성의 극지방에서도 볼 수 있다. 이 춤추는 빛은 태양이나 다른 천체의 고에너지 입자가 행성의 자기권(천체의 자기장에 의해 통제되는 영역)에 부딪혀 자력선을 따라 흐르다가 대기의 분자와 충돌할 때 일어난다. 목성의 자기장은 지구보다 약 2만 배나 강하기 때문에 자기권이 매우 방대하다. 만약 목성의 자기권을 밤하늘에서 볼 수 있다면 그것은 우리 달 크기의 몇 배에 달하는 지역을 뒤덮을 것이다. 따라서 목성의 오로라는 지구보다 훨씬 강력하여 짧은 시간 동안 모든 인류문명에 전력을 공급할 수 있는 수백 기가와트를 방출한다. 목성 오로라의 또 다른 특징은 화산 위성인 이오가 뿜어내는 전하를 띤 황과 산소 이온에서 발생하는 특이한 X-선 플레어를 방출한다는 점이다. X-선 오로라는 각각 1 기가와트를 방출하는데, 이는 지구상의 한 발전소가 며칠 동안 생산하는 양이다. 이 X-선 오로라는 수십 시간에 걸쳐 시계처럼 수십 분 주기의 규칙적인 비트로 맥동한다. 이러한 플레어를 구동하는 특정 메커니즘은 오랫동안 밝혀지지 않는 미스터리였다. 이번 연구의 공동 저자인 베이징 지구-행성 물리학 연구소의 종후아 야오는 “발견 이후 40년 이상 동안 우리는 목성의 장엄한 X-선 오로라를 유발하는 원인이 무엇인지 몰라 헤매고 있었다”고 말했다. 이러한 플레어의 근원을 밝히기 위해 국제 공동연구팀은 목성을 도는 미 항공우주국(NASA)의 주노 탐사선을 사용하여 2017년 7월 16~17일에 목성을 감싸고 있는 거대한 자기권을 조사하는 한편, 동시에 지구를 공전하는 유럽우주국의 XMM-뉴턴 망원경으로 목성의 X-선을 원격 분석했다.분석 결과, 연구팀은 X-선 플레어가 목성 자기력선의 규칙적인 진동에 의해 유발된다는 것을 보여주는 뚜렷한 증거를 발견했다. 이러한 진동은 행성 규모의 플라스마(전기적으로 대전된 입자 구름) 파동을 생성하여 자력선을 따라 ‘서핑’하는 무거운 이온을 행성의 대기에 충돌시켜 X-선 형태의 에너지를 방출하는 것이다. 이 같은 플라스마 파동은 지구에서 오로라를 생성하는 데도 작용한다. 지구에 비해 월등히 큰 목성의 질량과 에너지, 강력한 자기장과 빠른 자전 속도 등이 목성의 X-선 오로라를 유발하는 것. 영국 런던 유니버시티 칼리지 천체 물리학자 윌리엄 던 공동 대표저자는 "지구에 비해 월등히 커도 목성의 이온 오로라와 지구의 이온 오로라의 생성 과정은 동일한 것으로 보인다"면서 "이는 우주 환경에 대한 잠재적이자 보편적 프로세스를 암시한다”고 설명했다. 목성의 자력선이 규칙적으로 진동하는 이유는 아직 명확하게 밝혀지진 않았지만, 태양풍과의 상호작용이나 목성 자기권 내 고속 플라스마 흐름과의 상호작용으로 인한 것이라는 가능성을 연구자들은 염두에 두고 있다. 야오 박사는 플라스마 파동이 오로라를 몰아내는 작용을 하는지를 알아보기 위해 다른 행성의 경우를 조사할 것을 제안했다. 이와 유사한 현상이 토성이나 천왕성, 해왕성 그리고 다른 외계 행성 주변에서도 발생할 수 있으며, 다른 종류의 하전 입자가 파도를 ‘서핑’하고 있을 가능성이 있다고 그는 덧붙였다. 이번 연구결과는 7월 9일(현지시간) 온라인 과학매체 ‘사이언스 어드밴시스’ 저널에 발표됐다.　

역사상 최초로 태양 극지를 탐사하는 유럽우주국(ESA)의 태양탐사선 솔라 오비터(Solar Orbiter)가 ‘코로나질량방출’(CME)를 포착한 영상이 공개됐다. 지난 17일(현지시간) ESA 측은 솔라 오비터가 본격적인 태양 탐사를 위해 점검 중이던 지난 2월 12일과 13일 예상치 못하게 2번의 CME를 포착해 데이터로 기록했다고 밝혔다. ESA 측에 따르면 당시 솔라 오비터는 지구와 태양의 절반 정도인 7700만㎞ 거리에서 갑자기 발생한 CME를 이미지 장비인 솔로하이(SoloHI)와 극자외선이미저(EUI)와 메티스 코로나그래프 등으로 기록했다. CME는 대규모의 태양풍 폭발 현상을 의미한다. 태양풍이란 말 그대로 태양에서 불어오는 대전된 입자 바람으로 ‘태양 플라스마’라고도 한다.태양은 쉼 없이 태양풍을 태양계 공간으로 내뿜고 있는데, 우리 지구를 비롯해 태양계의 모든 천체들은 이 태양풍으로 멱을 감고 있다고 보면 된다. 특히 엄청난 에너지를 뿜어내는 CME는 우주 기상과 지구에 영향을 미치며 지구 궤도를 돌고있는 위성들에게 크고 작은 손상을 입힐 수 있다. 이 때문에 태양풍에 대한 정확한 관측과 이를 이해하는 것은 인간이 달과 화성, 나아가 심우주를 탐험하는 데 필수적이다. 흥미로운 점은 솔라 오비터가 현재 여러 장비들을 테스트하고 점검 중이라는 사실로 본격적인 임무는 오는 11월이다. 곧 아직 100% '몸 상태'가 아닌 솔라 오비터가 '몸푸는 단계'에서 예상치 못하게 갑자기 발생한 CME를 포착해 ESA 측의 기대감도 높아졌다. 지난해 2월 발사된 솔라 오비터는 ESA와 미 항공우주국(NASA) 합작 사업으로, 수성 궤도 안쪽인 태양에서 약 4200만㎞ 거리까지 접근하는 경사 궤도를 돌며 인류 최초로 태양 극지를 탐사할 계획이다. 특히 솔라 오비터에는 가시광선, 전파, 극자외선, X선에 이르는 광범위한 파장 영역에서 태양을 관측할 수 있는 측정 장비 10기가 탑재돼 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

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　

미국 동부시간으로 8일 오후 5시 3분(한국시간 9일 오전 7시 3분)에 미국 우주사령부는 중국의 창정 5B 로켓의 잔해 추락 시간을 오후 9시와 11시 사이로 특정했다고 ABC 뉴스가 전했다. 한국시간으로 9일 오전 11시와 오후 1시 사이에 로켓 잔해가 지상에 추락하는 것으로 예상한 것이다. 지난 이틀 동안 오차범위를 16시간, 8시간 등으로 좁혀오다 2시간으로 줄였다. 대기권 진입 시점은 8일 오후 10시 4분(한국시간 9일 낮 12시 4분)으로 특정했으며 가장 궁금한 추락 예상 지점으로는 북대서양 어딘가일 것으로 내다봤다. 물론 분마다 상황이 달라질 수 있어 여전한 오차가 있을 것이라고 덧붙였다. 물론 우주사령부는 정확한 추락 지점은 로켓의 잔해가 이미 떨어진 뒤에야 확인될 가능성이 높다고 했다. 오차가 생기는 것은 로켓이 시속 2만 7600㎞의 속도로 지구 주위를 회전하고 있고, 태양풍 등으로 인해 추진체 전소 시점을 정확하게 파악할 수 없기 때문이다. 중국은 지난달 29일 우주정거장 건설을 위해 핵심 모듈 톈허(天和)를 실은 창정 5호B를 발사해 정상궤도에 안착시켰지만 길이 30ｍ의 로켓 잔해 일부가 통제 불능 상태로 추락해 대기권 진입을 앞두고 있다. 중국이 로켓 추락 위험을 사전에 제거할 수 있었다는 지적도 나온다. 미국 하버드대 천체물리학센터의 조너선 맥다월 박사는 “(로켓 잔해 추락은) 중국의 태만 때문”이라면서 “무책임한 일이라고 생각한다”고 말했다. 그는 중국 엔지니어들이 로켓이 위험하지 않은 지역으로 추락하게끔 비행 궤도를 설계할 수 있었다고 강조하면서 추락 시간과 지점을 더 정확하게 예측하려면 로켓의 상세설계가 필요하지만 중국이 이를 제공하지 않고 있다고 덧붙였다. 젠 사키 백악관 대변인도 지난 5일 브리핑에서 안전과 지속 가능성을 보장하기 위한 책임감 있는 우주 활동을 강조하면서 중국을 비판했다. 이에 대해 중국은 로켓 본체가 특수 재질로 만들어져 대기권에 진입하는 동시에 불타 사라질 것이라면서 로켓 잔해가 대도시로 추락할 수 있다는 주장이 서방의 과장된 위협이라는 입장을 밝혔다. 왕원빈(汪文斌) 중국 외교부 대변인은 이날 정례브리핑에서 “이 로켓은 특수한 기술을 사용해 설계돼 대부분 부품이 지구로 돌아오는 과정에서 불에 타 사라질 것”이라며 “항공 활동과 지구에 해를 끼칠 확률이 매우 낮다”고 말했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

한미 공군, 9일 오전 예상…정밀 추적 중“예측지점 유동적…한반도는 포함 안 돼”정확한 추락 지점, 몇 시간 전에야 나올 듯“중국이 상세 설계 제공 안 해…무책임” 중국이 우주정거장 건설을 위해 지난달 발사한 로켓 잔해가 이번 주말 지구로 추락할 수 있다는 관측이 나오는 가운데 한미 공군은 9일 오전 추락을 예상하는 것으로 파악됐다. 통제 불능 상태인 로켓 잔해의 무게는 22.5t에 달한다. 8일 군 소식통에 따르면 한미 공군은 중국 우주발사체 창정-5B호의 로켓 잔해가 한국시간으로 9일 오전 추락할 것으로 예상하고 이를 정밀 추적 중이다. 당초 추락 예측지점은 호주 인근 남태평양으로 분석됐지만, 멕시코만 가능성도 제기되는 등 유동적인 것으로 알려졌다. 군 소식통은 “추락 예측지점이 계속 바뀌고 있으나 한반도는 포함돼 있지 않다. 한미 공조로 상황을 주시하며 정보를 공유하고 있다”고 밝혔다. 공군 우주정보상황실은 미국 우주사령부 연합우주작전센터, 한국천문연구원과 협조해 정보를 공유하며 대비태세를 유지 중이다. 전날에는 미 연합우주작전센터와 로켓 잔해 추락에 대비하기 위한 공조 화상회의를 열기도 했다. 앞서 미국 우주사령부도 로켓 추락 시간과 지점을 추적하는 중이지만 “대기권 재진입을 몇 시간 앞두기 전까지는 정확히 집어낼 수 없다”고 밝혔다. 로켓이 시속 2만 7600㎞로 지구 주위를 회전하고 있고, 태양풍 등으로 인해 추진체 전소 시점을 정확하게 파악할 수 없어 추락 지점에 대한 오차범위가 큰 것으로 전해졌다. 일각에서는 중국이 로켓 추락 위험을 사전에 제거할 수 있었다는 지적도 나온다. 미국 하버드대 천체물리학센터의 조너선 맥다월 박사는 “로켓 잔해 추락은 중국의 태만 때문”이라며 “무책임한 일이라고 생각한다”고 비난했다. 맥다월 박사는 중국 엔지니어들이 로켓의 발사 직후 위험하지 않은 지역으로 추락하게끔 비행 궤도를 설계할 수 있었다고 설명했다. 또한 추락 시간과 지점을 더 정확하게 예측하려면 로켓의 상세 설계가 필요하지만, 중국이 이를 제공하지 않고 있다고 밝혔다. 젠 사키 백악관 대변인은 지난 5일 브리핑에서 안전과 지속 가능성을 보장하기 위한 책임감 있는 우주 활동을 강조하면서 중국을 비판했다.중국 “로켓 추락? 서방국가의 과장된 위협” 하지만 중국은 이런 문제 제기에 발끈하고 나섰다. 중국은 로켓 본체가 특수 재질로 만들어져 대기권에 진입하는 동시에 불타 사라질 것이라면서, 로켓 잔해가 지구로 추락할 수 있다는 주장은 서방국가의 과장된 위협이라는 입장을 밝혔다. 관영 글로벌타임스는 지난 6일 우주 전문가를 인용해 로켓 잔해물이 공해상에 떨어질 가능성이 매우 높아 걱정할 필요가 없다며 지상 추락 우려를 “서방의 과장”이라고 일축했다. 왕야난 항공우주잡지 ‘항공지식’ 편집장은 “대부분 파편은 대기권에 진입하는 동안 타버리고 극히 일부만 지상으로 떨어질 것”이라며 “그것도 사람들이 활동하는 곳에서 멀리 떨어진 지역이나 바다에 떨어질 것”이라고 말했다. 중국은 우주정거장 건설에 필요한 모듈 부품을 하나씩 우주로 보내고, 내년 말까지 조립을 완성한다는 계획이다.최선을 기자 csunell@seoul.co.kr

중국이 우주정거장 건설을 위해 지난달 발사한 로켓 잔해가 지구로 추락하고 있는데 정확히 언제, 어디로 추락할지는 몇 시간 전에야 알 수 있을 전망이다. 미국 일간 뉴욕 타임스(NYT)는 비영리 연구단체 ‘에어로스페이스 코퍼레이션’(AC)은 로켓 잔해가 9일 낮 12시 43분(한국시간)에 추락할 수 있다고 추산했다고 7일(현지시간) 전했다. 오차 범위는 ±16시간으로 실로 엄청나다. AC의 계산대로라면 추락 지점은 아프리카 북동부가 된다. 오차 범위를 고려하면 로켓 잔해는 북위 41.5도와 남위 41.5도 사이 어느 지역에나 떨어질 수 있다. 대체로 지구의 70%가 바다이니 그곳에 떨어지면 별다른 문제가 없다. 하지만 지난해 창정(長征) 5B 호의 다른 로켓 잔해가 코트디부아르의 시골 마을에 떨어진 것처럼 도시에 떨어진다면 무게 22.5t의 로켓 잔해는 엄청난 피해를 일으킬 수 있다. 오차범위가 이렇게 큰 것은 로켓이 시속 2만 7600㎞의 속도로 지구 주위를 회전하고 있고, 태양풍 등으로 인해 추진체 전소 시점을 정확하게 파악할 수 없기 때문이다. 미국 우주사령부도 로켓 추락 시간과 지점을 추적하는 중이지만 “대기권 재진입을 몇 시간 앞두기 전까지는 정확히 집어낼 수 없다”고 밝혔다. 중국은 지난달 29일 우주정거장 건설을 위해 핵심 모듈 톈허(天和)를 실은 창정 5호B를 발사해 정상궤도에 안착시켰지만 길이 30ｍ의 로켓 잔해 일부가 통제 불능 상태로 추락해 대기권 진입을 앞두고 있다. 중국이 로켓 추락 위험을 사전에 제거할 수 있었다는 지적도 나온다. 미국 하버드대 천체물리학센터의 조너선 맥다월 박사는 “(로켓 잔해 추락은) 중국의 태만 때문”이라면서 “무책임한 일이라고 생각한다”고 말했다. 그는 중국 엔지니어들이 로켓이 위험하지 않은 지역으로 추락하게끔 비행 궤도를 설계할 수 있었다고 강조하면서 추락 시간과 지점을 더 정확하게 예측하려면 로켓의 상세설계가 필요하지만 중국이 이를 제공하지 않고 있다고 덧붙였다. 젠 사키 백악관 대변인도 지난 5일 브리핑에서 안전과 지속 가능성을 보장하기 위한 책임감 있는 우주 활동을 강조하면서 중국을 비판했다. 이에 대해 중국은 로켓 본체가 특수 재질로 만들어져 대기권에 진입하는 동시에 불타 사라질 것이라면서 로켓 잔해가 대도시로 추락할 수 있다는 주장이 서방의 과장된 위협이라는 입장을 밝혔다. 왕원빈(汪文斌) 중국 외교부 대변인은 이날 정례브리핑에서 “이 로켓은 특수한 기술을 사용해 설계돼 대부분 부품이 지구로 돌아오는 과정에서 불에 타 사라질 것”이라며 “항공 활동과 지구에 해를 끼칠 확률이 매우 낮다”고 말했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

상공 100㎞서 2030년 착륙 장소 탐색세계 첫 편광지도 제작… 풍화 작용 연구얼음 있을 극지방 찍어 유인 탐사 대비 우주인터넷 통한 파일 전송 검증 시험2030년 한국의 달 착륙선 발사에 앞서 내년 8월 달 궤도선이 띄워져 착륙장소 탐색과 달기지 건설자원, 우주인터넷 기술 등 정찰임무를 수행하게 된다. 1일 과학기술정보통신부는 이 같은 내용이 포함된 한국형 달 궤도선(KPLO)의 과학임무 운영계획을 처음 공개했다. 한국형 달 궤도선은 지구 궤도를 도는 위성처럼 특정 달 궤도를 돌면서 달 표면을 탐색하는 일종의 ‘달 위성’이다. 내년 한국형 달 궤도선 발사에 성공하면 미국, 러시아(구 소련), 일본, 인도, 유럽, 중국에 이어 7번째로 달 탐사 국가로 이름을 올리게 된다. 달 상공 100㎞ 궤도에 안착하게 되면 2023년 1월부터 12월까지 1년 간 다양한 탐사임무를 수행하게 된다.일반적으로 달 궤도선은 지구를 도는 위성과는 달리 임무수행 기간이 지나면 연료고갈과 중력으로 점점 달 표면으로 끌려가 파괴된다. 2009년 발사된 미국의 엘알오(LRO) 궤도선이 연료소모를 최소한으로 하는 ‘동결궤도’에 진입해 유일하게 아직까지 돌고 있다. 한국형 달 궤도선에는 국내 대학과 정부출연연구기관에서 개발한 5종과 미국 항공우주국(NASA)에서 개발하는 탑재체 1기가 실린다. 이 장비들의 핵심 목표는 달에서 자원과 물을 찾는 것이다. 가장 중요한 임무를 수행할 장비는 한국항공우주연구원에서 개발중인 고해상도카메라인 ‘루티’다. 루티는 최대 해상도 5m, 위치오차 225m 이하로 달 표면을 관측해 한국의 달착륙선 착륙 후보지를 탐색한다. 항우연은 2019년 국내 연구자들을 대상으로 착륙 후보지 49곳을 골라냈다. 루티는 49곳 중 44곳을 관측해 착륙 가능성을 면밀히 살펴볼 수 있는 자료를 제공한다. 천문연구원에서 개발하는 광시야편광카메라 ‘폴캠’은 특정 방향으로 진동하는 빛인 편광을 이용해 100m급 해상도로 촬영할 예정이다. 세계 최초로 제작되는 달 표면 편광지도는 미소운석 충돌이나 태양풍, 고에너지 우주선 등에 의한 우주풍화를 연구하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 특히 티타늄 지도는 지질연구와 자원탐사에 기여할 것으로 연구원은 보고 있다. 나사에서 개발하는 ‘쉐도우캠’은 햇빛이 들지 않는 달의 어두운 부분, 특히 얼음이 있을 것으로 추정되는 달의 극지방을 고해상도로 촬영하는 임무를 맡는다. 이는 나사의 유인 달탐사 프로젝트인 ‘아르테미스’에서 유인 착륙에 적합한 후보지를 찾는 것이다. 지질자원연구원의 감마선분광기는 달의 지질과 자원 연구를 위해 달 표면의 감마선 측정자료를 수집해 5종 이상의 달 원소지도 작성에 활용된다. 청정에너지원으로 알려진 헬륨-3와 물, 산소는 물론 달기지 건설에서 쓰일 수 있는 건설자원을 탐색하기 위한 목적이다. 이 밖에도 전자통신연구원(ETRI)의 우주인터넷 검증기는 지구와 달 궤도선 간 우주인터넷 통신기술을 검증하고 파일이나 메시지를 전송하는 시험을 하고, 경희대의 자기장 측정기는 자기 이상지역과 달 우주환경 연구에 활용된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태양계 최대 행성인 목성의 극지방에서 볼 수 있는 화려한 자외선 오로라가 생성되는 원인이 밝혀졌다. 미국항공우주국(NASA)과 벨기에 리에주대 공동연구진은 목성 탐사선 주노의 자료를 분석해 목성에서 오로라가 발생하는 원인은 태양풍이 아니라 목성의 위성인 이오의 대기에서 방출되는 하전입자의 영향이라는 점을 알아냈다. 이오는 태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 천체로 알려져 있다. ‘새벽 폭풍’으로도 불리는 목성의 오로라는 이름 그대로 이른 새벽 이 거대한 가스 행성의 북극과 남극을 밝게 비춘다. 목성의 오로라는 지구의 극지방 상공을 가로지르는 오로라 부폭풍과 비슷한 방식으로 생성된다. 목성 역시 지구와 마찬가지로 자기장과 반응하는 하전입자를 포획해 빛을 생성하지만, 하전입자는 태양풍 패턴과 일치하지 않아 대부분 이오에서 날아온다는 것을 연구진은 알 수 있었다.1994년 허블 우주망원경에 의해 처음 발견된 목성의 오로라는 일시적이지만 강렬한 빛을 내뿜는다. 주노 탐사선 이전에는 목성의 극지방 위를 똑바로 관측하지 않았기에 목성의 오로라는 측면에서만 볼 수 있었다. 게다가 이전에는 목성의 어두운 쪽인 암흑면에서 무슨 일이 일어나는지 전혀 알 수 없었지만, 주노 탐사선 덕분에 이곳에서 목성의 오로라가 생성되는 것을 알아낼 수 있었다. 이에 대해 연구 주저자인 리에주대의 베르트랑 본폰드 박사는 “이점이 바로 주노 자료가 진정한 판도를 바꾸는 이유다. 따라서 우리는 목성 오로라가 발생하는 암흑면에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 잘 이해할 수 있다”고 설명했다.주노 탐사선에 탑재된 자외선 분광기에서 나온 이번 결과는 목성의 극지방 위에 펼쳐진 이 이질적이고 일시적인 오로라의 탄생 과정을 보여준다. 연구진은 또 목성의 오로라가 목성의 암흑면에서 생성되고 나서 목성의 자전에 따라 낮 쪽으로 회전하면서 모습을 드러내는 것을 발견했다. 이때 목성의 오로라에서는 한층 더 빛을 발하며 몇백에서 몇천 기가와트의 자외선을 우주로 방출한다. 이처럼 빛의 광도가 급증하는 것은 목성의 오로라가 목성 대기권 밖으로 적어도 10배의 에너지를 방출하고 있다는 것을 뜻한다.자세한 연구 결과는 미국지구물리학회(AGU)가 발행하는 공개학술지 ‘에이지유 어드밴시스’(AGU Advances) 최신호(3월 16일자)에 실렸다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

화성의 지각 아래 바다가 숨어 있을 가능성이 높다는 새로운 연구결과가 발표되었다. 이는 화성의 바다가 오래 전에 우주로 증발되어 사라졌을 거라고 보는 기존의 학설을 뒤엎는 것으로 학계의 주목을 받고 있다. 이전 연구에 따르면 화성은 한때 지구 대서양의 절반 정도 수량으로 화성 지표를 약 100~1500m 깊이로 뒤덮은 바다가 존재했을 것으로 추정되어 왔다. 물이 있는 지구상의 거의 모든 곳에 생명체가 존재하듯이 화성의 바다는 한때 생명체의 고향이었으며, 그 중 일부는 여전히 살아 있을 가능성을 제기한다. 그러나 지금의 화성은 춥고 건조하다. 지금까지 과학자들은 붉은 행성이 자기장 보호막을 잃은 후 태양 복사와 태양풍으로 인해 대부분의 공기와 물을 우주로 빼앗기고 말았다고 생각했다. 현재 화성이 대기 중에 보유하고 있는 물과 얼음의 양은 약 20~40m 두께로 화성 지표를 덮을 수 있을 정도다. 그러나 최근 발견은 화성의 바다를 만들었던 대부분의 물이 우주로 증발해 날아가지는 않았다는 것을 시사해준다. NASA의 화성 탐사선 MAVEN(Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) 임무와 유럽우주국의 화성 궤도선 마스 익스프레스의 데이터에 따르면 화성 대기에서 물이 사라지는 속도로 볼 때 화성은 지난 45억 년 동안 약 3~25m 깊이의 바다를 잃은 것으로 나타난다. 이제 과학자들은 한때 화성이 가졌던 물의 대부분이 화성의 지표 아래에 있는 암석 결정 구조의 지각 속에 갇혀 있을 가능성이 높다는 사실을 발견했다. 연구진은 지난 16일(현지시간) ‘사이언스’ 저널과 달-행성 과학 컨퍼런스에서 발견한 내용을 온라인으로 자세히 설명했다. 탐사선과 화성 궤도선의 데이터 그리고 화성의 운석을 사용하여 연구자들은 원시 화성에 존재했던 물의 양을 추정하고, 시간이 지남에 따라 얼마나 많은 손실이 있었는지 추정하는 화성 모델을 개발했다. 이 손실의 잠재적인 메커니즘은 물이 우주로 빠져나가는 것과 화학적으로 미네랄에 통합되는 양을 모두 포함한다. 과학자들이 화성이 우주로 빼앗긴 물의 양을 추정하는 한 방법은 대기와 암석 내에 있는 수소 수준을 분석하는 것이다. 모든 수소 원자는 핵 안에 양성자 하나를 갖고 있지만, 일부는 여분의 중성자를 가지고 있어 중수소로 알려진 동위원소를 형성한다. 일반 수소는 무거운 중수소보다 행성의 중력에서 더 쉽게 우주로 빠져나간다. 화성 샘플에서 가벼운 수소와 무거운 중수소 원자의 수준을 비교함으로써 연구자들은 시간이 지남에 따라 붉은 행성이 얼마나 많은 수소를 잃었는지 추정할 수 있다. 물 분자는 2개의 수소 원자와 1개의 산소 원자로 구성되어 있다. 태양 복사가 화성의 물을 수소와 산소 분자로 분리시켰기 때문에 화성의 수소 손실 추정치를 알면 화성의 물이 얼마나 사라졌는지를 알아낼 수 있다. 새로운 연구에서 과학자들은 화성에서 볼 수 있는 수소 대 중수소 비율이 원시 화성의 물 30~99%가 화학반응으로 화성 지각 아래 묻히고 나머지 물은 우주로 사라졌음을 말해준다고 설명한다. 전체적으로 연구원들은 약 41억~37억 년 전 고대 화성이 40~95%의 물을 잃었으며, 그들의 모델은 화성의 물의 양이 약 30억 년 전에 현재 수준에 도달했다고 제안했다. 캘리포니아 공과대학의 행성 과학자인 에바 셸러 박사는 “화성은 기본적으로 30억 년 전에 오늘날 우리가 알고 있는 건조한 행성이 되었다”고 밝혔다. 화성 지각 아래 묻힌 물의 양에 대한 새로운 추정치는 상당히 큰 오차를 보이는데, 이는 먼 과거에 화성이 우주로 물을 잃은 속도에 대한 불확실성 때문이라고 지적하는 셸러 박사는 “2월에 화성에 착륙한 NASA의 퍼서비어런스 로버가 이러한 추정치를 결정하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 예상하면서 “로버가 화성 지각의 가장 오래된 부분 중 하나를 탐사할 것이므로 과거의 물 손실 과정을 파악하는 데 도움이 될 수 있다”고 기대했다. 또한 셸러 박사는 "화성이 가지고 있던 물의 대부분은 여전히 지각 안에 잠겨 있을 수 있지만, 이것이 미래의 화성 우주 비행사가 그 물을 쉽게 추출하여 화성 개척에 사용할 수 있음을 의미하지는 않는다"면서 “대체로 화성 지각에는 여전히 물이 많지 않기 때문에 상당한 양의 물을 얻으려면 많은 암석을 가열해야 할 것“이라고 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

지구의 상층대기에서 전자가 비처럼 쏟아지는 현상인 ‘우주 허리케인’의 존재를 과학자들이 처음으로 발견했다. 국제 연구진은 지구 극지방인 북극의 몇백 ㎞ 상공에 있는 전리층에서 발견한 지름 1000㎞의 플라스마 소용돌이를 분석해 발표했다. 관측 결과, 그 중심에는 전자의 흐름이 거의 없지만 그 주위에는 전단력(물체 안의 어떤 면에 크기가 같고 방향이 서로 반대가 되도록 면을 따라 평행되게 작용하는 힘)을 지닌 강한 나선형의 흐름을 지닌 허리케인 모양의 오로라 같은 부분이 있는 것으로 나타났다. 이는 모두 하층대기에서 발생하는 일반적인 허리케인에서 볼 수 있는 현상이지만, 비 대신 전자가 쏟아져 내리는 것이었다. 이에 따라 연구진은 이를 '우주 허리케인'이라고 이름 붙였다.연구에 참여한 마이클 록우드 영국 리딩대 교수는 “지금까지 우주 허리케인의 존재는 불확실했기에 이를 입증하는 이번 발견은 놀라운 것이다. 열대폭풍이 엄청난 에너지와 관계가 있듯이 우주 허리케인 역시 태양풍 에너지와 전하를 띤 입자가 지구의 상층 대기로 빠르게 전달돼 형성된다”면서 “행성의 대기에 있는 플라스마와 자기장은 우주 전체에 존재하므로 이번 발견은 우주 허리케인이 광범위하게 나타나는 현상임을 시사한다”고 설명했다. 이전 관측에서 태양뿐만 아니라 화성과 토성 그리고 목성 등에서도 우주 허리케인이 발견됐지만, 지구의 상층 대기에서 이와 같은 허리케인이 관측된 사례는 이번이 처음이다. 이번에 존재가 확인된 지구 상층 대기의 우주 허리케인은 지난 2014년 8월 20일 발생했다. 당시 과학자들은 이 허리케인이 비교적 안정적인 북향 행성간 자기장(IMF) 상태를 기록했다. IMF는 태양풍에 의해 태양의 코로나에서 나오는 태양 자기장이다. 지자기 활동이 적은 기간 발생한 이 우주 허리케인은 조용한 중심부와 여러 개의 나선 팔 그리고 광범위한 순환 등 지구 하층 대기의 허리케인과 비슷한 점이 많은 것으로 밝혀졌다. 참고로 이 우주 허리케인은 약 8시간 뒤 IMF가 남향으로 바뀌면서 소멸했다. 이에 대해 연구진은 “우주 허리케인은 우주에서 전리층으로 빠르게 에너지를 전달하는 채널을 열어 인공위성의 항력을 높이고 고주파 무선통신 장애를 일으킨다"면서 "위성 항법과 통신 체계 등에 영향을 주는 우주의 기상 상태에 관한 중대한 문제를 밝히는데 도움이 될 수 있다”고 설명했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-NASA 파커 솔라 프로브의 금성 플라이바이 때 촬영  미 항공우주국(NASA)의 태양탐사선 파커 솔라 프루브가 지난 2월 20일(현지시간) 금성을 네 번째 스윙바이하면서 놀라운 금성 사진을 찍었다고 NASA에서 발표했다. NASA의 미션 과학자들은 작년 7월 비슷한 기동 중에 캡처한 멋진 금성 이미지를 공개하여 네 번째 금성 플라이바이(근전비행)를 끝낸 파커를 축하했다. 15억 달러가 투입된 파커 탐사선은 태양 코로나와 태양풍에 얽힌 수수께끼들을 풀기 위해 2018년 8월에 발사되었다. 파커의 태양 탐사는 전례없이 대담한 것으로, 7년 동안 총 24차례의 태양 근접 플라이바이를 실시하며, 플라이바이 회수가 진행될수록 태양에 점점 더 근접하여 2025년 최종적으로는 태양에 616만km까지 시속 69만km로 접근하게 된다. 이는 지구-태양 간 거리 약 1억 5천만km의 4%에 해당할 만큼 가까운 거리다. ​파커 탐사선이 총 7차례 금성을 플라이바이하는 이유는 태양에 보다 가까이 접근할 수 있는 궤도를 얻기 위한 것으로, 앞으로 3차례의 플라이바이 기동이 더 남아 있는 셈이다. NASA의 과학자들은 이 7차례의 금성 접근비행을 허투루 보내지 않고 파커의 과학장비들을 이용해 금성 탐사라는 과외의 수익을 올리고 있다. '지옥을 닮은 지구의 쌍둥이'라는 별명을 갖고 있는 금성은 아직까지 인류가 모르는 수많은 비밀을 간직하고 있다.  2020년 7월 11일, 파커 탐사선은 금성으로부터 1만 2380km 떨어진 거리에서 세 번째 금성 플라이바이를 수행했는데 , 금성의 지름이 약 1만 2100km이므로, 거의 그 거리만한 고도에서 금성을 스윙바이한 셈이다. 근접 기동하는 동안 미션 팀은 우주선의 광시야 카메라(WISPR)를 작동해 금성의 놀라운 이미지를 잡아냈던 것이다. WISPR는 태양이 뿜어내는 태양풍, 곧 하전된 입자의 흐름과 코로나 질량방출을 가시광선 이미지로 잡아낼 수 있도록 설계된 장비이다. 따라서 우리가 흔히 생각하는 화려한 색상의 행성 이미지는 아니다. 거기에는 색상도, 복잡한 구름도, 우주적 분위기도 없다.  그러나 NASA 발표에 따르면, 이것은 지구의 이웃 금성의 매혹적인 모습이며 과학자들에게 던져진 흥미로운 연구 과제다. 이미지에서 보이는 금성의 가장자리의 밝은 테두리는 행성의 상층 대기에 있는 산소원자들이 결합할 때 방출하는 빛일 수 있는데, 이러한 현상은 행성의 밤 지역에서 발생하여 야광을 생성한다. 이미지를 가로지르는 줄무늬도 아직까지 완전히 풀리지 않은 수수께끼다. 일부는 우주선(宇宙線)의 흔적이거나 햇빛을 반사하는 먼지일 수 있으며, 또 일부는 우주 먼지의 충돌로 인해 우주선 자체에서 떨어져나온 작은 입자일 수도 있다.  그러나 진짜 하이라이트는 금성 자체로, 과학자들이 WISPR에서 기대했던 것과는 전혀 다른 모습을 보여 놀라움을 안겨주었다. 존스홉킨스 응용물리연구소(APL)의 WISPR 프로젝트 과학자 안젤로스 볼리다스는 성명에서 "WISPR는 가시광선 관찰을 위해 맞춤 설계된 것"이라고 전제하면서 "우리는 구름이 보일 것으로 예상했지만 카메라는 금성 지표까지 잡아냈다"고 밝혔다. 게다가 이 기기는 금성의 표면 온도 차이까지 포착했다. 행성 이미지 중앙에 있는 어두운 얼룩은 아프로디테 테라라고 부르는 거대한 고원지대다. 과학자들은 이 지역의 암석이 주변 지역에 비해 섭씨 30도 정도 더 낮다는 것을 알고 있다. WISPR가 이 온도 차이를 포착했다는 것은 기기가 구름을 관통해 볼 수 있도록 금성의 두꺼운 대기에서 이상한 현상이 일어나고 있음을 의미하거나, 또는 WISPR가 설계와 달리 일부 근적외선을 포착할 수 있는지도 모른다.만약 그렇다면 이는 우주선의 주요 목표인 태양을 관찰할 수 있는 새로운 기회를 얻을 수 있음을 뜻한다. 볼리다스 박사는 "어느 쪽이든 흥미로운 과학적 기회가 될 것"이라고 밝혔다. 어떤 시나리오가 실행 중인지 확인하기 위해 WISPR는 2월 20일 파커 솔라 프루브의 네 번째 금성 플라이바이에서 우주선이 금성 표면에서 2400km 이내에 도달한 최접근 시점인 오후 3시 5분 그와 비슷한 사진을 찍었다. 그러나 이 이미지를 받으려면 4월 말까지 기다려야 한다. 파커 탐사선의 다음 이정표로는 4월 29일 태양 플라이바이가 기다리고 있으며, 다음 금성 근접비행은 10월 16일로 예정되어 있다.  파커 태양 탐사선에는 4개의 관측장비가 탑재되어 있는데, 이들 장비는 태양의 내부 활동과 태양풍의 고속 원인, 그리고 최종적으로는 태양 표면 온도보다 수백 배나 높은 태양 코로나의 비정상적인 고온 미스터리를 풀기 위해 최대한의 데이터를 수집할 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

영화 ‘그래비티’(2013) 속 과학자들에겐 스릴이 넘친다. 우주 공간에서 허블 망원경을 수리하다 우주 쓰레기에 쫓겨 지구로 탈출해야 하는 위험도 마다하지 않는다. 이 정도는 아니더라도 최소한 ‘천문학자’라면 매일 밤 망원경으로 행성을 관측하며 살아간다고 생각하기 쉽다. 하지만 심채경 한국천문연구원 선임연구원은 천문학자가 천문대에서 망원경으로 행성을 직접 관찰하는 일은 드물다고 말한다. 행성 관측 자료는 컴퓨터로 전송받을 수 있기 때문에 주로 데이터와 씨름을 한다는 것이다. 국제학술지 ‘네이처’가 2019년 미래 달 탐사를 이끌 젊은 연구자 5명 중 1명으로 꼽은 심 연구원은 첫 에세이를 통해 독자를 두 종류의 ‘우주’로 안내한다. 하나는 천체들이 모여 있는 곳이고, 다른 하나는 정규직이 되려고 달려온 ‘워킹맘’ 과학자의 분주한 일상이다. 저자는 생텍쥐페리의 ‘어린 왕자’가 소행성에서 일몰을 연달아 보려면 의자를 어떻게 옮기면 되는지 계산할 정도로 우주를 사랑한다. 달 표면에서 일어나는 우주 풍화의 원인이 태양풍이라는 사실을 세계 최초로 입증했다. 하지만 “누구에게나 각자 인생의 흐름이 있는 것이고, 나는 삶을 따라 흘러다니며 살다 보니 지금 이러고 있다”(145쪽)며 언론의 ‘영웅 만들기’엔 부담감을 내비친다. 우리나라 최초 우주인 이소연에 대한 세상의 편견도 지적했다. “우주인이 고산에서 이소연으로 교체된 사건은 남자의 자리를 여자가 대신한다는 충격으로 퍼져 나갔다”며 “이소연이 기계공학을 전공하고 생명공학 박사 학위를 받은 전문가라는 점은 무시됐다”고 강조한다. 과학 용어를 검색하며 책장을 넘겨야 할 줄 알았는데, 이해하기 어렵지 않아 단숨에 읽게 된다. ‘유니버스’와 ‘코스모스’, ‘스페이스’의 차이를 차근차근 짚어 주며, 인류를 ‘지구라는 멋진 우주선에 올라탄 여행자’로 규정한 저자의 사려 깊은 문장들이 청량하다. 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr

태양의 비밀을 풀기위해 발사된 미 항공우주국(NASA)의 태양탐사선 ‘파커 솔라 프로브’(Parker Solar Probe·이하 PSP)가 금성의 밤 모습을 담은 신비로운 사진을 촬영했다. 지난 25일(현지시간) NASA는 지난해 7월 11일 PSP가 3번째 금성 플라이바이(flyby·행성에 근접비행하며 중력을 얻는 것) 중 1만2380㎞ 거리에서 촬영한 금성의 모습을 공개했다. 아직 태양빛이 닿지않은 금성면의 모습을 담은 이 사진은 PSP의 광시야 이미지 장비인 WISPR로 촬영한 것으로 기존에 보던 금성의 모습과는 또 다르다. 사진 속 행성 중앙에 보이는 어두운 지역은 아프로디테 테라(Aphrodite terra)라 불리는 금성의 가장 높은 지대로 주변보다 30℃ 정도 온도가 낮아 이렇게 보인다. 또한 사진에 보이는 여러 줄무늬는 우주선(cosmic ray)으로 불리는 전하를 띤 입자들로 인해 생성돼 촬영된 것이며 금성 테두리의 밝은 빛은 대기광으로 추정된다.존스홉킨스응용물리연구소(APL) WISPR 담당자인 안젤로스 보를리다스 박사는 "WISPR은 가시광선 관측을 위해 맞춤 제작된 것"이라면서 "당초 금성의 구름이 보일 것이라 예상했지만 놀랍게도 카메라가 바로 표면을 들여다봤다"고 밝혔다. 태양을 탐사 중인 PSP가 '뜬금없이' 금성을 근접 비행한 이유는 있다. 바로 태양에 보다 가깝게 접근하기 위해 금성 중력의 도움을 받기 위한 것. 이렇게 PSP는 총 7년 간의 임무 기간 중 7번 차례 금성을 플라이바이해 태양에 보다 가깝게 다가갈 계획이다. 　한편 지난 2018년 8월 발사된 PSP는 태양에서 방출되는 태양풍, 곧 하전된 입자의 플라스마 흐름과 태양의 외부 대기인 코로나를 탐사하는 것이 주요 목표이다. 이러한 현상을 연구하려면 태양에 매우 가까이 접근해야 하는데 2025년에 잡혀 있는 마지막 태양 접근 비행에서는 PSP가 태양 표면으로부터 610만㎞ 거리까지 다가갈 계획이다. 전문가들은 여기서 수집된 풍부한 데이터를 통해 태양 활동과 우주 날씨에 대한 이해를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미국과 유럽 합작 태양궤도선 ‘솔로’(SolO·Solar Orbiter)가 지난 27일 아침(이하 미국동부시간) 첫번째 금성 중력도움 플라이바이(flyby)를 성공적으로 마쳤다. 이는 솔로가 태양 궤도에 진입하기 위한 일련의 행성 플라이바이 중 첫번째다. 1800㎏의 솔로는 이날 오전 7시 39분 태양으로의 비행 경로 중 금성에 가장 가까운 지점에 도달했으며, 당시 우주선은 금성의 구름 꼭대기에서 약 7500㎞ 떨어진 상공에 있었다. 지난 2월 발사된 솔로는 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)의 합작 태양궤도선으로, 수성 궤도 안쪽인 태양에서 약 4200만㎞ 거리까지 접근하는 경사 궤도를 돌며 인류 최초로 태양 극지를 탐사할 계획이다. 솔로는 이번 금성 플라이바이를 시작으로 금성 두 차례, 지구 한 차례의 중력도움 비행을 통해 행성들이 도는 태양 적도 부근의 황도면에서 벗어나 최대 24도의 경사 궤도를 갖게 되며, 2022년 처음 근일점을 통과하게 된다. 총 7년으로 계획된 본 탐사를 마친 뒤 3년 간의 연장 임무 때는 경사도를 33도까지 높일 예정이다. ESA 프로젝트 과학자인 다니엘 뮐러는 지난 10일 미국지구물리학회 가을회의의 기자회견에서 “솔로 미션은 물론 금성 탐사 만을 위해 설계된 임무는 아니다”고 전제하면서 “그러나 우리는 언제나 금성을 관측할 수 있는 보너스를 받을 수 있을 것”이라고 밝혔다.솔로는 태양 탐사를 주임무로 하는 만큼 금성을 지나 비행하면서 관측하는 데는 제한이 따른다. 가장 큰 제약은 우주선을 태양의 고열로부터 보호하기 위한 설계에서 비롯된다. 솔로가 태양에 가까이 접근할 때는 지구 저궤도에 비해 우주 복사 세기가 13배 수준이기 때문에 탐사선이 태양과 마주 보는 부분은 500℃ 달하는 고온을 견뎌야 한다. 반대로 탐사선이 태양과 마주 보지 않는 부분은 영하 180℃까지 내려가는 저온 환경에 노출된다. 우주선은 최대 520℃까지 견딜 수 있도록 제작된 150㎏의 티타늄 열 방패로 보호된다. 솔로는 변화하는 환경에 따라 즉각적인 정보를 수집할 수 있는 일련의 장비들을 탑재하고 있지만, 이들 기기는 방향에 관계없이 작동한다. 과학장비는 모두 10기로, 가시광선, 전파, 극자외선, X선에 이르는 광범위한 파장 영역에서 태양을 관측할 수 있는 측정 장비 등이다. 오늘의 플라이바이에서 미션 팀은 자력계를 비롯해 전파 및 플라스마 파동 탐지기, 고에너지 입자 탐지기 센서 등을 사용해 데이터를 수집했지만, 솔로가 실행한 이번 기동은 금성을 스쳐가는 첫번째 플라이바이인 만큼 과학적으로 어떤 성과를 얻을지 확신하지 못한 상황이다.임페리얼 칼리지 런던의 물리학자이자 솔로의 수석 연구원인 팀 호버리는 “이만한 거리에서 금성이 태양풍과 어떻게 상호작용하는지 살펴보는 것이 우리의 핵심 과제”라고 밝혔다. 지구와 달리 금성은 자기장이 없기 때문에 태양풍은 행성과 직접 상호작용한다. ESA에 따르면 미션 팀은 비행 중에 우주선과 통신했지만 솔로가 수집한 데이터를 과학자들이 해석하기까지는 며칠이 걸릴 것이라고 한다. “우리는 정말 새롭고 흥미로운 것들을 찾게 될 것”이라고 기대감을 표한 뮐러는 “하지만 우리는 무엇을 얻게 될 것인지는 아직까지 확실히 말할 수는 없다”고 조심스레 덧붙였다. 태양 극지는 매우 빠른 태양풍의 발원지이자 태양의 흑점 활동과 주기를 이해하는 데 열쇠가 될 것으로 여겨진다. 솔로의 태양 극지 탐사는 태양의 대기와 태양풍, 자기장 등에 대한 이해를 넓혀 고에너지 입자 폭풍으로 지구에 피해를 주는 우주기상에 대한 대처 능력을 제고할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 과학자들은 앞으로 솔로가 보내올 태양 극지 데이터에 큰 기대를 걸고 있는데, 지구 통신망과 전력망 등에 영향을 미치는 태양 활동을 예측하고, 태양에 관한 새로운 단서를 발견하는 데 도움을 줄 것으로 전망되기 때문이다. 솔로는 2018년 8월 NASA가 발사한 인류 최초 태양 탐사선 ‘파커 솔라 프로브'(PSP)와 협력 체계를 이뤄 태양 표면과 대기, 고에너지 입자 분포, 자기장 등을 입체적으로 관측할 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

미 항공우주국(NASA)의 쌍둥이 우주 탐사선 보이저호가 성간공간에서 계속 새로운 발견들을 알려오고 있다. 보이저호는 새로운 유형의 ‘전자 폭발'(electron burst)을 감지했는데, 이는 별이 플레어를 일으키는 메커니즘을 규명하는 데 하나의 통찰을 줄 것으로 보인다고 새로운 연구가 보고했다. 전자 폭발은 태양계를 가로질러 빠른 속도로 움직이는 입자인 우주선(宇宙線)이 태양면 폭발로 야기된 충격파에 의해 밀렸을 때 일어난다. 그럴 경우 전자는 성간공간의 자기장선을 따라 믿을 수 없을 정도의 속도로 가속된다고 연구팀의 한 과학자가 밝혔다. “충격파가 입자를 가속시킨다는 것은 새로운 아이디어는 아니다”라고 전제한 논문 교신저자 돈 거넷 미국 아이오와 대학 천체물리학 명예교수는 “그러나 그 같은 현상을 새로운 영역, 곧 유사한 과정이 관찰된 태양계의 태양풍과는 전혀 다른 성간 매체 속에서 발견했다는 점이 특기할 만하다”고 설명했다.두 보이저 우주선은 43년 동안 우주를 항해하고 있는 중이지만 여전히 건강한 체력을 유지하고 있으며, 탑재된 과학장비들도 정상적으로 작동하면서 각종 과학 데이터들을 지구로 전송하고 있다. 단, 보이저 2호는 지구의 수신 시설 업그레이드로 인해 올해 몇 달 간 교신하지 못했지만, 지난 11월 다시 통신이 재개되었다. 전자 폭발을 일으키는 첫 번째 단계는 태양의 코로나 질량 방출에서 촉발된다. 이러한 태양 폭발은 엄청난 양의 초고온 플라스마를 우주공간으로 방출하고, 이것은 태양계를 가로질러 퍼져나가는 충격파를 만든다. 이러한 충격파는 빠르게 움직이는 우주선 전자, 즉 먼 초신성으로부터 오는 하전 입자를 가속한다. 이러한 우주선은 성간 매질 속에서 별 사이로 이어지는 자기장선을 따라 더욱 가속된다. 그리하여 자기장선은 결국 우주선을 거의 광속에 가깝게 가속시킨다. 이는 처음 우주선을 가속시킨 태양 충격파보다 670배나 빠른 속도다. 연구진은 충격파의 속도가 시속 160만㎞에 이른다고 밝혔다. 아이오와 대학 연구팀은 “물리학자들은 성간 매질에 있는 이러한 전자가 충격파의 첨단에 있는 강화된 자기장에서 반사된 후 충격파의 움직임에 의해 가속되는 것으로 믿고 있다"면서 "반사된 전자는 성간 자기장선을 따라 나선형으로 진행하며, 전자와 충격점 사이의 거리가 멀어짐에 따라 속도는 더욱 빨라진다”고 밝혔다. 보이저 1,2호는 충격파로 인한 전자 가속이 발생한 후 며칠 내로 이를 감지했다. 그리고 얼마 후 두 탐사선은 모두 전자 폭발에 의해 생성된 성간 매체를 통해 느리고 낮은 에너지의 플라스마 파 진동을 발견했다. 보이저 1, 2호는 모두 전자 폭발이 발생한 후 최대 1년이 지난 후에야 태양 충격파를 감지했다. 이는 우주선이 태양으로부터 멀리 떨어져 있었기 때문에 걸린 대기 시간이다. 보이저 1호는 태양에서 약 227억㎞ 떨어져 있고, 보이저 2호는 약 188억㎞ 거리에 있다. 지구와 태양의 평균 거리는 1억 5000만㎞(1AU)이므로 두 우주선은 각각 151AU, 125AU 거리에 있는 셈이다. 천문학자들은 충격파와 우주선이 어떻게 태양 폭발에서 발생하는지 더욱 잘 이해하기를 희망한다. 태양 폭발은 국제우주정거장(ISS)이나 NASA가 2024년에 착륙하기를 희망하는 달과 같은 곳의 우주비행사에게 위험한 방사선을 생성할 수 있다. 특히 격렬한 폭발은 지구 궤도를 도는 위성이나 전력선과 같은 기반 시설에 치명적인 손상을 끼칠 수도 있기 때문에 이에 대한 연구의 중요성은 우리 생존에도 직격된 문제다. 새로운 연구는 ‘천문학 저널’ 12월 3일자에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

오랫동안 모습을 보이지 않던 태양 흑점들이 최근 지구를 향한 태양면에 나타나 지구촌 별지기들의 망원경을 모으고 있다. 태양 필터 필름을 끼운 쌍안경으로 관측하면 태양의 아랫면 7시 방향에 나타난 흑점을 볼 수 있다. ​연구자들은 태양지진학에 바탕한 기법을 통해 태양 표면 아래의 음향파를 탐지해 지구에서 흑점이 보이기 전에 그 출현을 확인했다. 태양 활동을 예측하는 NSO(National Solar Observatory) 프로그램의 부소장 알렉세이 페프트소프는 성명에서 "우리는 태양 뒷면에서 일어나는 음향 신호의 변화를 측정했다"고 밝히면서 "이 기술을 사용하여 지구를 향한 태양의 측면에서 어떤 일이 일어나는지 며칠 전부터 알 수 있다"고 설명한다. 과학자들은 27일 경 부터 지구보다 몇 배 더 큰 최대 태양 흑점이 태양 앞면에 나타날 것이라고 예측했는데, 이것은 실제로 실현되었다. ​쌍안경이나 작은 망원경에 적절한 필터를 장착하여 흑점을 볼 수 있지만, 특히 어린이들이 보호 장비 없이 망원경을 태양에 겨누지 못하게 주의해야 한다. 자칫 눈을 크게 다칠 수가 있기 때문이다. 태양 흑점을 가장 쉽게 관측하려면 인터넷 몰 등에서 태양 필터 필름을 구입해 종이컵 등에 부착하여 태양을 보면, 태양의 누런 맨얼굴과 그 위에 흩어져 있는 흑점들을 관측할 수 있다.​연구자들은 태양 흑점을 사용하여 태양풍에 의해 생성되는 우주 날씨를 예보하기도 한다. 태양풍이 어떨 때는 엄청난 에너지를 뿜어내기도 하는데, 이를 '코로나 질량 방출(CME)'이라 한다. 태양 흑점 등에서 열에너지 폭발이 발생하면 거대한 플라스마 파도가 지구를 향해 초속 400~1000㎞로 돌진한다. 이럴 경우 마치 지구 자기장에 구멍이 난 것처럼 대량의 입자들이 지구에 영향을 미치는데, 이를 '태양폭풍'이라 한다. 이 물질들은 대기를 통과하는 과정에서 사람에게 직접적인 해를 입히지는 않지만, 위성통신과 통신기기를 활용하는 전자 시스템에 영향을 줄 수 있다. 이 경우 전력망, 스마트폰, GPS 등 위성통신을 사용하는 모든 서비스가 마비될 수 있으며, 대규모 정전사태를 가져와 엄청난 재산상 피해를 낼 수도 있다. 따라서 태양풍의 근원인 태양 흑점이 언제 지구를 향할 것인지 아는 것이 필수적이다. 하지만 태양풍이 실어다주는 하전 입자들은 고위도의 지구 상공에 아름다운 오로라를 만들기도 한다. "활성 흑점의 존재를 최대 5일 전에 예측하는 우주 날씨 예보는 현대 기술 중심 사회에 매우 가치가 있는 일"이라고 페프트소프 부소장은 강조한다. 태양은 현재 11년의 흑점 주기의 초기의 비교적 조용한 시기에 있다. 이번에 나타난 태양 흑점 그룹은 이 주기에서 관찰된 가장 강력한 신호를 생성했다고 NSO 과학자 키란 자인이 같은 성명에서 덧붙였다. NSO는 미국 국립과학재단과 국립해양대기국에서 자금을 지원하는 GONG(Global Oscillation Network Group)을 통해 태양을 모니터링하는 전 세계 6개의 모니터링 스테이션을 보유하고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

불혹을 훌쩍 넘긴 미국항공우주국(NASA)의 태양계 탐사선 보이저 2호가 약 8개월 만에 지구와 재교신에 성공했다. 보이저 2호는 1977년 발사돼 이후 목성과 토성, 천왕성과 해왕성을 지나며 우주 행성과 위성에 관한 많은 자료와 사진을 전송했다. 2018년에는 보이저 1호에 이어 태양권 경계를 지나 성간우주에 도달했지만, 올해 초 문제가 발생했다. NASA에 따르면 지난 1월 말부터 보이저 2호의 일부 기능이 전력 초과 사용으로 작동하지 않기 시작했고, 보이저 2호와 통신할 수 있는 유일한 무선 안테나인 호주 캔버라 기지국의 대형전파 안테나(DSS43)가 지난 3월부터 성능 개선 작업에 들어가면서 교신이 장기간 끊어지게 됐다. 20층 높이 건물 크기의 대형전파 안테나의 부품 일부는 47년 이상 교체되지 않은 상태였다. 결국 NASA는 갑작스러운 고장으로 돌발상황이 생기는 것을 막기 위해 미리 업그레이드를 계획했다. 보이저 2호와 지구와의 거리는 약 185억㎞로, 지구에서 전파 신호를 보내도 최소 17시간 만에야 도착할 수 있으며, 보이저 2호가 명령을 수행했는지 확인하는 데만도 34시간이 걸리는 거리다.지난달 29일, NASA는 보수 중인 대형 안테나를 이용해 다시 보이저 2호에 신호를 보냈고, 실제로 34시간이 지난 뒤 보이저 2호는 지구에서 보낸 명령을 수신했다는 의미의 '안녕'(HELLO)이라는 메시지를 보냈다. NASA는 “보이저 2호와의 이번 테스트 통신은 현재 우리 작업이 올바르게 진행되고 있다는 것을 알려준다”면서 “현재 진행 중인 대형전파 안테나의 성능 개선 작업은 내년 2월에야 완료될 예정”이라고 밝혔다. 한편 2012년에 먼저 태양계를 ‘탈출’하는데 성공한 보이저 1호는 태양으로부터 끊임없이 흘러나오는 태양풍 하전 입자에 의해 만들어진 태양계 외피인 헬리오포스 바로 외곽 지역을 탐사하는 데 중점을 두고 있다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구에서 꾸준히 관찰해 오던 혜성에서 ‘원자외선 오로라’가 처음으로 포착됐다. 영국 임페리얼 칼리리 런던의 대기물리학자 마리나 갈란드 박사 연구진은 혜성 ‘67P/추류모프-게라시멘코‘(이하 혜성 67P)에서 맨눈으로는 보이지 않는 오로라가 포착됐다고 밝혔다. 극광으로도 불리는 오로라는 태양이 태양풍에 실어 보내는 전기를 띤 하전입자가 지구 자기장을 따라 극지의 대기권 상층부로 유입됐을 때, 대기권의 산소와 충돌하면서 만들어내는 아름다움 빛이다. 이러한 오로라는 태양계에서 수성을 제외한 모든 행성이 가지고 있으며, 목성의 위성인 가니메데와 유로파에서도 오로라 현상이 관측된 바 있다. 다만 지금까지 그 어떤 혜성에서도 오로라가 포착된 적은 없는데, 연구진은 혜성 67p를 2년간 관측한 유럽우주국(ESA)의 로제타 탐사선이 보낸 데이터에서 혜성에도 오로라가 나타날 수 있다는 사실을 처음 활용했다. 연구진은 로제타에 장착된 원자외선 분광기와 이온·전자센서 등을 활용했고, 이 과정에서 맨눈으로는 보이지 않는 원자외선 형태의 오로라가 혜성 67P에서 관측됐다고 설명했다.연구진은 “태양풍을 타고 혜성에 도달한 태양의 하전입자인 전자가 혜성의 얼음과 먼지로 된 가스와 상호작용하면서 오로라를 만들어냈다”면서 “이온전자센서를 이용해 오로라 발생을 유발한 전자를 포착했다”고 밝혔다. 이어 “다만 지구에서는 자기장이 태양풍을 타고 온 하전입자를 극지 대기권 상층부로 보내 독특한 빛을 형성하지만, 혜성에는 이러한 자기장이 없기 때문에, 오로라가 혜성을 둘러싼 채 분산된 형태를 보인다”고 덧붙였다. 전문가들은 혜성 주변에서 오로라를 발견한 것은 매우 놀랍고 흥미로운 사실이며, 이번 연구결과는 지구에도 직접적인 영향을 미치는 태양풍의 변화를 연구하는데 도움이 될 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 과학저널 ’네이처 천문학‘ 최신호에 실렸다. 한편 2004년 3월 아리안 5호 로켓에 탑재돼 우주공간으로 발사됐던 혜성탐사선 로제타는 무려 10년 넘게 고독한 비행을 계속해 2014년 8월 6일 목적지인 67P과 만났다. 혜성 주변을 돌며 임무를 수행한 로제타는 2016년 9월 혜성 지표면에 출동해 장렬히 전사, 12년에 걸친 활동을 마무리했다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구의 방패막인 지구 자기장(이하 지자기)에 있는 거대 균열이 점점 커지고 있다. 남대서양을 중심으로 남아메리카와 아프리카 남부 사이에 걸쳐 있는 이 취약한 영역은 2014년 이후 크기가 급격히 커졌고 심지어 두 개로 갈라지고 있는 정황까지 나올 만큼 급격히 약해졌다. 그렇다고 해서 태양에서 나오는 각종 입자를 막지 못하는 것은 아니므로 지상에 있는 사람들은 걱정할 필요는 없다.그렇지만 이른바 ‘남대서양 자기이상대’(SAA)로 불리는 이 균열은 이 움푹 들어간 곳을 지나는 우주선이나 국제우주정거장(ISS) 또는 저궤도 인공위성에 악영향을 줄 수 있어 관측 활동을 강화하고 있다고 미국항공우주국(NASA)이 지난 17일(현지시간) 밝혔다. 이는 그안에 있는 각종 컴퓨터나 전자회로에 문제가 생길 수 있기 때문이다. NBC뉴스 등 외신에 따르면, 이에 대해 NASA 지구물리학자 테렌스 사바카 연구원은 “태양에서 나오는 각종 입자는 인공위성 등의 기기에 심각한 피해를 줄 수 있어 SAA를 추적하고 그 형태의 변화를 조사해야만 예방 조치를 취할 수 있다”고 밝혔다. SAA, 커지고 갈라지는 중관련 연구자들은 이른바 ‘스웜’(SWARM)으로 총칭되는 유럽우주국(ESA)의 관측위성 3기를 사용해 지자기의 변화를 살피고 있다. 이미 몇몇 연구에서는 SAA의 총면적이 지난 200년간 4배로 커졌고 해마다 계속해서 확대하고 있는 것으로 나타났다. NASA와 ESA의 과학자들에 따르면, 지난 5년간 SAA는 두 개로 갈라졌을 가능성이 크다. 그중 하나는 아프리카 남서쪽 해상에서 발달하고 있고, 또 다른 하나는 남아메리카 동쪽에 있다. 또한 SAA에서는 1970년 이후 지자기가 8% 약해졌다. 이는 지구 전체에서 일어나고 있는 현상을 반영한 것이다. ESA에 따르면, 지자기는 지난 200년간 그 세기가 9% 정도 약해졌다. 인공위성과 국제우주정거장에 문제를 일으켜 지자기가 약해지면 태양풍의 영향으로 더 많은 하전입자가 지구를 통과하게 된다. 보통 지자기는 이런 입자를 밀어내거나 ‘밴앨런대’로 불리는 영역 안에 가둔다. 하지만 SAA와 같이 자기장이 취약한 영역에서는 하전입자가 지구에 더 가까이 다가갈 수 있다.저궤도 위성이나 약 400㎞ 상공을 비행하는 ISS는 이런 하전입자로 채워진 영역을 지나야 한다. 그 결과 시스템에 문제가 생기거나 자료 수집이 멈추고 또는 허블우주망원경 같이 값비싼 컴퓨터 부품이 조기에 노후화할 가능성이 있다.NASA에 따르면 허블망원경은 매일 지구를 공전하는 15회 중 10회 동안 SAA를 지나는 데 이는 하루의 15%에 가까운 시간을 이 위험한 영역에서 보내고 있는 것이다. ISS에는 우주비행사들을 태양 복사로부터 보호하기 위한 차폐 장치가 있지만 정거장 안팎의 기기는 크게 보호되지 않는다. 따라서 만일 태양 입자가 기기의 중요한 부분에 충돌하면 기기를 완전히 파괴할 가능성도 있다. 지금까지 아무런 이상은 나타나지 않았지만, SAA는 지구의 수목 수가 감소하고 있는 모습을 ISS에서 관측하는 ‘글로벌 생태계 역학 조사’(GEDI·Global Ecosystem Dynamics Investigation) 임무에서 매월 2시간분의 자료를 확보하지 못하게 되는 원인이 되고 있다. ESA는 또 이 영역을 통과하는 위성은 통신 두절이라는 작은 기술적 오류를 일으킬 가능성이 높다고 지적했다. 이런 이유로 SAA를 지날 때는 전자 기기나 위성 전체가 훼손되는 것을 막기 위해 인공위성 운영 기관은 불필요한 장치를 정지하는 것이 일반적이라고 NASA 고다드우주비행센터는 설명했다. 지구 외핵의 이동으로 SAA의 위치가 변해이 취약한 영역이 앞으로 어떻게 변할지 예측하기 위해 NASA 과학자들은 지구의 깊숙한 곳으로 눈을 돌리고 있다. 지자기의 존재는 지표로부터 약 2890㎞ 아래에 있는 지구 외핵의 대류 활동 때문이다. 북쪽과 남쪽의 자기극(100만 년 전후 역전하는 경향)에 영향을 받는 지자기는 외핵 내부 움직임에 의해 세기가 강해지거나 약해진다. 이 액체 상태 금속 분포의 주기적 또는 무작위적 변화는 지자기에 이상을 일으킬 가능성이 있다. 지자기를 자기극과 지구의 핵을 지나는 고무줄에 비유하면 핵의 변화는 고무줄을 당기게 되는 것이다. 이런 지자기의 변화는 자기장 특정 영역의 강약에 영향을 주고 또 자기극의 위치를 어긋나게 하는 원인이 될 수 있다. 따라서 NASA는 지자기의 미래 예측 모델을 사용해 이런 지자기의 강약과 SAA에 미치는 영향 예측을 계속해서 하고 있는 것이다. 이는 일기 예보와 비슷하지만 우리는 훨씬 긴 시간 규모로 작업하고 있다고 NASA의 수학자 앤드루 텅본 연구교수는 설명했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr