미 항공우주국(NASA)는 태양계 먼 외곽까지 탐사선을 보내 이제껏 미지의 세계였던 태양계의 주요 행성과 위성, 소행성의 비밀을 밝혀냈습니다. 하지만 이런 과학적 성과를 지구에서 받아보기 위해서는 지구와 우주선 간에 데이터를 주고받을 수 있는 무선 네트워크가 필요합니다. 따라서 NASA는 지구 밖 우주에서 임무를 수행 중인 탐사선과 데이터를 주고받기 위해 1958년부터 심우주 통신망(DSN, Deep Space, Network)을 운영해 왔습니다. 미국 캘리포니아, 스페인 마드리드, 호주 캔버라에 있는 거대한 안테나가 우주 곳곳에 있는 탐사선과 365일 24시간 통신을 주고받는 역할을 담당합니다. NASA의 심우주 통신망은 인류 역사상 최초로 화성과 소행성대를 넘어 목성과 다른 외행성을 탐사한 보이저 1,2호의 데이터를 수신해 행성과 위성의 생생한 모습을 우리에게 전해줬습니다. 몇 년 전 명왕성의 모습을 인류에게 최초로 보여준 뉴허라이즌스호 역시 심우주 통신망으로 데이터를 전송했습니다. 하지만 먼 우주에서 날아오는 신호가 너무나 미약하기 때문에 34m와 70m 지름의 거대한 안테나로도 전송 속도는 느릴 수밖에 없습니다. 최적의 상태에서는 데이터 전송 속도가 10Mbit/s에 달하지만, 명왕성 부근에서 뉴허라이즌스호가 보내는 신호의 데이터 전송 속도는 1Kbit/s 정도에 지나지 않습니다.우주선에 탑재되는 원자력 전지의 출력이 낮기 때문에 우주선이 안테나에 할당할 수 있는 전력은 20W 이내에 불과합니다. 더 큰 문제는 우주선에서 보내는 무선 신호가 지구에 도착할 때쯤 되면 전파 신호의 범위가 지구 지름의 1000배 정도로 커진다는 것입니다. 결국 심우주 통신망의 대형 안테나들은 손목시계 전력의 200억 분의 1에 해당하는 세기를 지닌 전파를 수신해야 합니다. 이렇게 약한 신호로 한 번에 손실 없이 완벽하게 데이터를 전송하기 어렵기 때문에 뉴허라이즌스호 같은 장거리 탐사선은 같은 데이터를 여러 번 반복해서 보냅니다. 따라서 속도는 더 느려집니다. NASA는 이 문제를 극복하기 위해 레이저 기반 우주 통신 시스템을 개발하고 있습니다. 작년 말 성공적으로 테스트를 마친 심우주 광학 통신(Deep Space Optical Communications·DSOC) 시스템이 대표적 사례입니다. 탐사선 프시케에 탑재된 심우주 광학 통신 시스템은 1600만km 거리에서 레이저로 지구에 데이터를 전송했습니다. 사실 레이저는 직진성이 강하기 때문에 장애물을 통과하기 힘들고 심우주 통신에 사용하는 S 밴드 (2.29 - 2.30 GHz), X 밴드 (8.40 - 8.50 GHz), Ku 밴드 (31.8 - 32.3 GHz) 무선 전파보다 통신할 수 있는 거리가 짧습니다. 대신 3개의 무선 주파수를 합친 것보다 더 높은 200Mbit/s의 대역폭을 지니고 있어 고속 통신이 가능한 장점이 있습니다. 그러나 이 장점을 제대로 활용하기 위해서는 현재 심우주 통신망처럼 레이저 신호를 수신할 수 있는 안테나가 필요합니다. 이를 위해 NASA는 심우주 통신 안테나가 설치된 캘리포니아 골드스톤에 전파/레이저 하이브리드 통신 시스템을 설치했습니다. 34m 지름의 안테나로 무선 전파 신호를 받고 7개의 육각형 망원경과 센서로 구성된 1m 지름의 레이저 수신기로 레이저 신호를 수신하는 것입니다. 앞서 이야기한 것처럼 레이저는 무선 전파보다 수신 범위가 짧고 장애물에 취약한 단점이 있어 완전히 무선 전파를 대체하기보다는 상호 보완해 사용할 계획입니다. 하지만 아무리 직진성이 좋은 레이저라도 수천만km 이상의 거리를 날아오면 신호가 퍼지기 마련입니다. 따라서 이 하이브리드 안테나는 광자 하나도 놓치지 않기 위해 초전도 냉각 나노와이어 단광자 검출기(cryogenically-cooled semiconducting nanowire single photon detector)를 사용하고 있습니다.이 전파/레이저 하이브리드 안테나는 기술적 타당성을 검증하기 위한 테스트용 프로토타입입니다. 만족할 만한 성능이 나온다면 궁극적으로 지름 8m의 대형 망원경을 이용한 레이저 수신기를 탑재해 심우주 광통신 시대를 열 계획입니다. 1차 목표는 현재 유인 탐사의 주요 목표인 화성까지 레이저 광통신 범위를 넓히는 것입니다. 화성은 공전 주기에 따라 지구에서 3억 7400만km까지 멀어집니다. 여기까지 레이저 광통신을 연장할 수 있다면 화성 유인 탐사에 큰 보탬이 될 것입니다. 물론 레이저나 전파나 빛의 속도를 넘을 순 없기 때문에 시간은 걸리지만, 한 번에 대용량의 데이터를 보낼 수 있어 화성 우주인의 사진이나 영상을 기다리지 않고 받을 수 있습니다. 만약 이 계획이 성공한다면 인류 최초로 행성간 우주 광통신 시대를 열 수 있습니다. NASA의 도전이 성공할 수 있을지 주목됩니다.

지상에서 원격으로 국제우주정거장(ISS) 내 의료 로봇을 조종해 수술하는 실험이 사상 처음으로 이뤄졌다. AFP통신은 14일(현지시간) 미국의 소형 의료용 로봇 개발업체인 버추얼 인시전(VIC)이 지난 9일 네브래스카대학과 공동 개발한 의료용 로봇 ‘스페이스 미라’를 이용해 국제우주정거장에서 원격 수술 실험을 성공적으로 마무리했다고 보도했다. ‘스페이스 미라’는 1대의 카메라와 2개의 로봇팔을 가지고 있으며 제작 과정에서 미국 항공우주국(NASA)으로부터 일부 재정 지원을 받았다. 이 의료용 로봇은 지난 1월 전자레인지 크기의 상자에 실려 스페이스엑스 팰컨9 로켓을 통해 운반된 뒤 우주정거장에 설치됐다. 로봇을 개발한 업체 측은 약 2시간에 걸쳐 우주정거장에 있는 ‘스페이스 미라’를 이용해 고무로 된 모의 조직을 대상으로 조직 절단 등과 같은 기본적인 수술 기법을 6명의 외과의사가 실험했다고 설명했다. 우주정거장에서 실험한 것은 외과 수술 시 무중력의 영향을 알아보기 위해서였다. 업체는 지상에서도 똑같은 장비로 같은 실험을 진행했는데 가장 어려웠던 것은 지상 통제센터와 402㎞ 떨어진 우주정거장 사이에 존재하는 0.85초의 시차였다고 덧붙였다. 이어 “어떤 문제도 없이 성공적으로 실험이 끝났다. 수술의 미래가 바뀔 것”이라고 강조했다. AFP통신은 화성 탐사와 같은 장기간 우주탐사에 필요한 응급 의료 상황과 고립된 지역에 대한 원격 수술에 이 기술이 사용될 수 있다고 평가했다.

휴스턴에 본사를 둔 항공우주 기업 인튜이티브 머신스가 제작한 달 착륙선이 15일(현지시간) 새벽 미 플로리다주에서 발사되어 반세기 만에 처음 미국 항공우주선의 달 착륙이자 민간 소유 우주선에 의한 최초의 달 착륙 임무를 수행했다. 로이터통신에 따르면 ‘오디세우스’로 불리는 노바 (Nova-C IM-1) 착륙선은 케이프 커내버럴의 미 항공 우주국(NASA) 케네디 우주 센터에서 일론 머스크의 스페이스X(SpaceX)가 발사한 팰컨9 로켓을 타고 동부 표준시(GMT) 오전 1시(한국시간 오전 6시) 이륙했다. NASA와 스페이스X의 생중계 영상에는 2단 25층 로켓이 발사대에서 굉음을 내며 플로리다 대서양 연안의 어두운 하늘로 날아오르면서 뒤따라 노란색 화염을 내뿜는 장면이 포착됐다. 전날 오전 예정됐던 우주선의 발사는 착륙선의 추진 시스템에 사용되는 액체 메탄의 온도 불안정이 감지되어 24시간 동안 연기됐다. 스페이스X는 이 문제가 나중에 해결됐다고 밝혔다. 이번 비행에는 NASA가 올해 말 우주비행사를 달로 귀환시킬 계획에 앞서 달 환경에 대한 정보를 수집하기 위해 제작된 6개의 NASA 탑재물이 실려 있다. 이날 발사는 또 다른 미국 민간 우주탐사 기업인 아스트로보틱 테크놀로지의 달 착륙선이 지난달 8일 달 궤도에 진입한 직후 추진 시스템이 누출되는 사고를 겪은 지 한 달 만에 이뤄진 것으로, 보잉과 록히드마틴의 합작사인 유나이티드 런치 얼라이언스(United Launch Alliance)의 벌컨 로켓이 첫 비행에 나선 것이다. 당시 애스트로보틱의 페레그린 착륙선이 실패한 것은 이스라엘과 일본 기업의 실패에 이어 민간 기업이 달 표면에 ‘연착륙’하는 데 실패한 세 번째 사례였다. 이러한 사고는 NASA가 우주 비행 목표를 실현하기 위해 과거에 비해 상업 부문에 더 많이 의존하는 것에 대한 우려를 불렀다. 6개의 다리가 달린 육각형 원통형인 인튜이티브 머신스의 Nova-C 탐사선은 오는 22일 약 일주일간의 비행 끝에 달 남극 근처의 말라퍼트 A 분화구에 착륙할 계획이다. 만약 Nova-C가 이 비행을 성공적으로 마치면 1972년 아폴로의 마지막 달 탐사 이후 미국 우주선이 달 표면으로 통제된 하강을 한 최초의 사례이자 민간 기업이 달 표면으로 하강한 최초의 사례로 기록될 예정이다. 또 중국이 자체 유인 우주선을 달에 착륙시키기 전 미국이 우주 비행사를 지구의 자연 위성에 귀환시키기 위해 경쟁하고 있는 NASA의 아르테미스 달 프로그램에 따라 달 표면으로의 첫 번째 여정이 된다. 이번 착륙선의 임무 수행은 인간의 화성 탐사의 선구자로 구상된 아르테미스 임무의 비용을 절감하기 위해 민간 기업이 제작하고 소유한 우주선의 사용 비용을 지불하는 NASA의 전략을 시험해보는 것이다. 1960~70년대 초까지의 아폴로 시대에는 NASA가 민간 부문에서 로켓과 기타 기술을 구매했지만 직접 소유하고 운영했다. 지난달 NASA는 최초의 유인 아르테미스 달 착륙 목표 날짜를 2025년에서 2026년 말로 연기한다고 발표한 반면, 중국은 2030년을 목표로 하고 있다고 밝혔다. 달의 지형과 자원, 잠재적 위험을 면밀히 조사할 수 있는 장비를 탑재한 노바-C와 같은 소형 착륙선이 먼저 달에 도착할 것으로 예상된다. 오디세우스는 달 표면과의 우주 기상 상호작용, 전파 천문학, 정밀 착륙 기술 및 내비게이션에 초점을 맞추고 있다. 인튜이티브 머신의 IM-2 미션은 2024년에 달 남극에 착륙할 예정이며, 그해 말에는 여러 소형 로버와 함께 IM-3 미션이 예정되어 있다. 일본은 지난달 우주항공연구개발기구 JAXA가 달에 착륙선을 착륙시킨 다섯 번째 국가가 되었고, 지난달에는 SLIM 탐사선을 이례적으로 정밀하게 ‘정확히’ 착륙시키는 데 성공했다. 지난해 인도는 같은 달 러시아가 달 착륙에 실패한 후 네 번째로 달에 착륙한 국가가 되었다. 달 착륙에 성공한 국가는 미국, 구소련, 중국뿐이다. 중국은 2019년에 세계 최초로 달의 반대편에 착륙하는 데 성공했다.

미국 민간 우주 업체가 개발한 달 착륙선이 15일(현지시간) 발사됐다. 달 착륙에 성공하면 세계 첫 민간 달 착륙선이 된다. 로이터통신에 따르면 우주 기업 인튜이티브 머신스의 달 착륙 프로젝트 ‘IM-1’의 발사 계약사 스페이스X는 이날 오전 1시(미 동부시간) 플로리다주 케이프 커배너럴 발사장에서 달 착륙선 ‘노바-C’를 팰컨 9 로켓에 실어 발사했다. 발사는 애초 14일로 예정돼 있었으나 메탄 연료의 온도에 문제가 생기면서 하루 연기됐다. ‘오디세우스’라는 이름이 붙은 착륙선 노바-C는 미국항공우주국(NASA)의 달 탐사 프로젝트 ‘아르테미스’와 연계된 ‘민간 달 탑재체 수송 서비스’(CLPS) 두 번째 프로젝트다. NASA는 달 착륙선을 직접 개발하기보다 민간 업체가 경쟁하면서 개발하는 방식이 더 빠르게 여러 대의 우주선을 만들어 달 탐사를 진전시킬 수 있다고 보고 있다. NASA와 CLPS 계약을 맺은 또 다른 업체인 애스트로보틱은 지난달 처음으로 달 착륙선 ‘페레그린’을 발사했지만 실패했다. 페레그린은 지난달 8일 발사 후 몇 시간 만에 연료 누출 등 문제가 발생해 달 착륙을 시도하지 못하고 열흘 뒤 대기권으로 추락하면서 연소했다. 계획대로라면 노바-C는 오는 22일 달에 착륙한다. 성공하면 1972년 12월 아폴로 17호 임무 이후 51년여 만에 달에 착륙한 미국 우주선이 된다. 오디세우스에는 관측·탐사 장비 6개가 탑재됐다. 유명 미술가 제프 쿤스가 제작한 달 조형물과 의류업체 컬럼비아가 개발한 우주선 보호용 단열재 등도 실렸다.

만약 달이 태양을 가리는 현상인 일식(日蝕)을 지구가 아닌 화성에서 본다면 어떤 모습으로 보일까? 최근 미 항공우주국(NASA)은 화성탐사로보 퍼서비어런스가 촬영한 흥미로운 화성의 일식 이미지를 공개했다. 지난 8일, 화성도착 1056솔(SOL·화성의 하루 단위. 1솔은 24시간 37분 23초로 지구보다 조금 더 길다)에 퍼서비어런스가 왼쪽 ‘마스트캠-Z’ 카메라로 촬영한 이 이미지는 화성의 달인 포보스가 태양 면을 지나는 모습이 선명하게 잡혀있다. 울퉁불퉁한 모양의 포보스가 태양의 일부를 가리는 신비한 모습이지만 지구의 개기일식처럼 경외감을 자아내지는 않는다.세간에 널리 알려져있지는 않지만 화성은 감자모양을 닮은 포보스(Phobos)와 데이모스(Deimos)를 가지고 있다. 각각의 지름은 22㎞, 12㎞인 초미니 달로, 우리의 밤하늘을 휘영청 밝혀주는 지구의 아름다운 달(지름 3474㎞)과는 비교조차 되지 않는다.다만 포보스가 이렇게 작은 달이지만 태양을 일부나마 가릴 수 있는 것은 화성 표면에서 불과 6000㎞ 떨어진 곳을 돌기 때문으로 이는 태양계의 행성 중 위성과 거리가 가장 가깝다. 이같은 특징 때문에 결국 포보스는 화성의 중력을 견디지 못하고 점점 가까워져 짧으면 수백만 년 내에 갈가리 찢겨 사라질 운명이다. 그리스 신화의 쌍둥이 형제에서 이름을 따온 포보스는 ‘공포’를 뜻하는데 자신의 운명과 가장 어울리는 명칭을 가진 셈이다. 한편 지난 2022년 4월 2일에도 퍼서비어런스는 포보스의 일식 현상을 동영상으로 포착해 전송한 바 있다. 당시 포보스의 일식은 약 40초 동안 이어졌는데, 이 모습이 매우 선명하게 담겨 화제를 모았다.

아름답고 신비로운 형태를 자랑하는 ‘우주의 하트’ 사진이 지난 7일자 미국 항공우주국(NASA)의 ‘오늘의 천체사진’(APOD)에 게시되어 눈길을 사로잡고 있다. 바로 두 개의 은하가 만나면서 만들어낸 놀라운 은하들의 춤이다. 은하들은 왜 만나면 이렇게 춤을 추는가? 정말 반가워서 그러는 걸까? 정답은 360년 전 뉴턴이 알아냈다. 질량을 가진 물체들은 서로를 끌어당기며, 그 힘의 크기는 두 물체의 질량의 곱에 비례하고 거리 제곱에 반비례한다는 만유인력의 법칙이다. 식으로는 이렇게 나타낸다. (F : 두 물체 간의 중력 크기, G : 중력상수, m1-m2 : 두 물체, r : 두 물체의 거리) 우주 삼라만상의 모든 것들이 바로 이 공식에 따라 작동한다. 뉴턴이 천상과 지상의 물리학을 통합한 이 위대한 공식을 알아낸 1666년은 아인슈타인이 특수 상대성 이론을 발표한 1905년과 같이 ‘기적의 해(miracle year)’로 불린다. 위 사진의 두 은하는 중력의 법칙으로 서로를 끌어당기는 중력의 춤을 추면서 거대한 우주의 심장을 만들어내고 있는 것이다. 두 주인공은 더듬이 은하로 알려진 NGC 4038과 NGC 4039로 분류된 한 쌍의 은하다. 이 은하의 쌍은 은하의 척도로 보면 지척이라 할 수 있는 불과 6000만 광년 지구로부터 떨어져 있기 때문에 밤하늘에서 가장 잘 연구된 상호작용 은하 중 하나다. 약 12억 년 전, 더듬이 은하는 두 개의 독립된 은하였다. NGC 4038은 나선은하였으며, NGC 4039는 막대은하였다. 두 은하가 중력의 춤을 추기 시작한 것은 그들이 서로 유난히 가까운 경로를 지나간 10억 년 전부터다. 이처럼 두 은하가 상호작용하면서 충돌할 때도 별들이 서로 충돌하는 사건은 거의 일어나지 않는다. 별과 별 사이의 공간이 너무나 광대하기 때문이다. 따라서 별들은 서로의 사이를 스쳐 지나갈 뿐이다. 그러나 광대한 성간 가스의 충돌은 피할 수 없다. 그 결과 새로운 별들이 폭발적으로 형성된다. 예를 들어, 춤추는 은하 듀오의 측면에서 뻗어 나온 긴 더듬이에서 일부 새로운 별이 이미 형성되고 있음을 볼 수 있다. 두 은하가 완전한 하나의 은하로 합병이 완료되는 것은 지금으로부터 약 10억 년 후의 일이다. 그때도 지구상에 인류가 살아 있다면 두 은하의 성간 가스가 만들어낸 수십억 개의 새로운 별들을 볼 수 있을 것이다. 이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com

인류는 해와 달, 별이 있는 우주를 오랫동안 동경했다. 과학기술이 발달하면서 우주 선진국을 중심으로 지구를 벗어나 달, 화성, 소행성과 심(深)우주는 동경의 대상이 아닌 도전과 개척의 대상이 됐다. 지구에서 얻을 수 없는 희귀원소나 먼 미래의 사람이 살 수 있는 거주지를 확보하기 위한 것이다. 실용적 이유 이외에 과학자들이 우주 탐구를 멈추지 않는 것은 ‘광활한 우주에 과연 우리밖에 없을까’라는 근본적 질문에 답하기 위한 것이다. 외계에서 물의 흔적을 찾는 이유도 생명체가 존재하기 위한 최소한의 조건이라고 생각하기 때문이다. 프랑스 릴대학, 소르본대, 파리 PSL 연구대, 파리 천문대, 낭트대, UTINAM 연구소, 영국 런던 퀸 메리대, 중국 지난대 공동 연구팀은 태양계의 여섯 번째 행성인 토성의 위성 중 가장 안쪽에 있는 ‘미마스’에 바다가 존재할 수 있다는 연구 결과를 과학 저널 ‘네이처’ 2월 8일자에 발표했다.이번 연구 결과는 미국 항공우주국(NASA)이 1997년 8월 발사해 2017년 임무를 끝낸 토성 탐사선 카시니호에서 보낸 관측 자료를 분석한 것이다. 태양계 행성들의 위성 표면 아래 바다가 있을 수 있다는 증거는 점점 늘어나고 있지만 실제로 물을 관측하는 것은 어려웠다. 특히 미마스 표면은 수많은 충돌구와 갈라진 틈이 많아 물이 존재하기는 쉽지 않다는 의견이 지배적이었다. 행성이나 위성의 자전운동과 공전 궤도는 내부 물질의 영향을 받는다. 연구팀은 미마스 내부가 암석이 아닌 바다와 같은 물로 차 있을 때 관측자료를 더 잘 설명한다는 결론을 얻었다. 연구팀 계산 결과 바다는 미마스 지하 20~30㎞에 있을 것으로 분석됐다. 시뮬레이션에 따르면 지하 바다는 2500만~200만 년 전에 형성돼 여전히 진화하고 있는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 발레리 레이니 파리 천문대 박사는 “이번 연구 결과는 태양계 전체의 중간 크기 얼음 위성에는 물이 존재할 가능성이 크며 생명의 흔적을 발견할 수도 있음을 암시한다”고 말했다. 이에 앞서 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA), 코넬대, 애리조나대, 캘리포니아공과대 제트추진연구소(JPL), 퍼듀대, 노르웨이 오슬로대, 독일 드레스덴 공과대, 스웨덴 룬드대 공동 연구팀은 NASA의 화성 탐사 로버 퍼서비어런스가 화성 예제로 분화구 바닥에서 호수 퇴적층을 확인했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 1월 26일자에 실렸다.퍼서비어런스는 예제로 분화구로 주변으로 나 있는 물줄기의 흔적이 남은 삼각주(델타) 지역으로 이동해 관측했다. 이 관측에는 퍼서비어런스에 장착된 ‘림팩스’(RIMFAX)가 쓰였다. 림팩스는 10㎝ 간격으로 레이더파를 발사해 지표면 아래 약 20m 깊이까지 침투해 반사되는 파장을 분석해 물의 존재와 흔적을 탐사할 수 있는 장치다. 이번 발견으로 예제로 분화구가 물로 가득 찬 호수였으며 바닥에 퇴적층이 쌓였다는 사실을 보여주는 것으로 생명체의 흔적을 찾을 가능성을 높였다. 한편 중국과학원(CAS) 연구팀은 중국의 무인 달 탐사선 ‘창어 5호’가 가져온 달 표본을 분석한 결과 달이 기존에 알려진 것보다 더 많이 소행성, 혜성과 충돌했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 물리학 및 재료과학 분야 국제 학술지 ‘극한에서 물질과 방사선’ 2월 7일자에 게재됐다. 연구팀 관계자는 “충돌 분화구 주변 표토에서 스티쇼바이트, 자이페르타이트, 알파 크리스토발라이트같이 초고압, 초고온에서 형성되는 물질들이 다량 발견됐다”며 “이는 우주 물체와 매우 자주 충돌했다는 것을 보여 주는 증거로 달 형성의 비밀을 풀 수 있을 것”이라고 설명했다.

미 항공우주국(NASA)의 화성 탐사로버 퍼서비어런스가 날개가 손상된 채 화성의 모래언덕 위에 내려앉은 인저뉴어티 무인 헬기를 발견하고 사진을 찍었다. 티슈통 크기만한 인저뉴어티가 불완전 착륙을 한 지역은 화성의 드넓은 모래언덕 비탈로, 황량하고 바위가 많은 화성 풍경이 전경을 가득 채우고 있다. 위의 사진은 현지 평균 태양시로 지난 4일 오후 1시 5분에 촬영된 것으로, 인저뉴어티가 날개를 파손당한 지 2주가 조금 넘은 시점이다. 인저뉴어티는 지난 1월 18일 비행 중 운항 정보 신호를 거의 제공하지 못하는 ‘단조로운’ 화성 모래밭에 착륙하면서 회전날개에 손상을 입었다.인저뉴어티는 비스듬히 착지하던 중에 회전익 중 하나 이상이 붉은 흙바닥을 쳤다. 팀은 현재까지 사진에서 손상된 날개 하나만 식별할 수 있었지만, 인저뉴어티가 비행 중 분당 2500회전(RPM) 이상이라는 점을 고려하면 다른 날개도 손상을 입고 파손되었을 가능성이 높다. 제트추진연구소(JPL)는 현재도 인저뉴어티의 회전날개 손상을 분석하고 있지만, JPL의 분석 결과와는 관계없이 헬리콥터가 더 이상 비행할 수 없게 된 만큼 임무는 공식적으로 종료되었다.지난 2021년 2월 18일 로봇 동반자인 퍼서비어런스 탐사선과 함께 화성 표면에 착륙한 인저뉴어티는 2021년 4월 화성 하늘을 최초로 비상함으로써 지구 외 다른 행성에서 최초의 동력 항공 비행을 성공한 역사를 만들었다. 인저뉴어티-퍼서비어런스 화성 탐사 듀오는 예제로 크레이터로 알려진 지역을 탐험해 왔으며, 수십억 년 전에 생명체가 잠시 존재했을지도 모르는 화성의 고대 호수 흔적을 발견했다. 인저뉴어티는 이 탐사 과정에서 퍼서비어런스의 경로를 탐색하고 안내하는 척후병 역할을 수행했다.JPL의 인저뉴어티 프로젝트 관리자 테디 자네토스는 지난달 31일 라이브 스트리밍 추모 행사에서 “우리의 ‘작은 아기’가 이룬 일이 이보다 더 자랑스럽고 행복할 수 없다”면서 “이것은 우리 모두를 위한 일생의 임무였다. 이 항공기 제작에 참여한 모든 엔지니어, 공기역학 과학자, 기술자 모든 분들께 감사의 말씀을 전하고 싶다”고 감회를 밝혔다. NASA의 화성 탐사 프로그램 부국장 티파니 모건도 “인저뉴어티가 미래의 다른 행성 항공 임무를 위한 길을 닦을 수 있는 유산을 남겼다”고 말했다. 이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com

지난달 21일(이하 현지시간) 독일 베를린 외곽에 떨어져 폭발한 소행성이 남긴 운석이 수거됐다. 지난 5일 민간 과학단체인 SETI 연구소(SETI Institute) 측은 베를린 인근에서 수거된 운석을 분석한 결과 희귀 운석인 ‘오브라이트’(Aubrite)로 확인됐다고 밝혔다. 앞서 지난달 21일 새벽 직경 1m 크기의 초소형 소행성이 지구 대기권에 진입해 독일 동부 상공을 통과하면서 유성으로 떨어져 현지의 밤하늘을 환하게 밝혔다. 국제천문연맹(IAU)에 의해 공식적으로 ‘2024 BX 1’으로 명명된 이 소행성은 놀랍게도 지구로 떨어지기 불과 몇 시간 전 헝가리 피스케스테퇴 천문대 천문학자 크리스티안 사르네츠키가 처음 발견했다. 그리고 미 항공우주국(NASA)도 2024 BX 1가 지구에 떨어지기 불과 90분 전 확인하고 이를 소셜미디어에 공지했다.실제로 2024 BX 1은 거의 수직으로 떨어지면서 환하게 불꽃을 발하며 사라졌으며 피해는 발생하지 않았다. 소행성이 지구에 충돌하기 직전 발견된 것은 이번이 8번째다. 이번에 발견된 운석은 2024 BX 1이 지구 대기권을 통과하며 타다 남은 것으로 베를린 북서쪽으로 약 80㎞ 떨어진 리벡 마을 들판에서 여러 개가 발견됐다. 베를린 자유대학 등 학생들과 함께 운석을 발견한 SETI 유성 과학자 피터 제니스켄은 “운석을 찾아 며칠에 걸쳐 수십㎞를 걷고 또 걸었다”면서 “처음 운석을 발견하고는 믿을 수 없을 만큼의 안도감마저 느껴졌다”고 털어놨다. 이어 “운석은 대체로 어둡고 매끄러운 모양을 하고있어 구별하기가 쉽지만 이번 운석은 지구 암석과 비슷해 찾기 힘들었다”고 덧붙였다.SETI 에 따르면 이 운석은 오브라이트로 옅은 색깔에 산소 함량이 낮고 소량의 금속을 함유하고 있는 것이 특징이다. 특히 오브라이트는 알려진 샘플이 87개에 불과할 만큼 매우 희귀한데 이는 지구상에서 발견된 전체 운석 중 단 1%에 해당된다. 한편 높은 가치 때문에 이른바 ’우주의 로또‘라고도 불리는 운석은 흔히 말하는 별똥별, 곧 유성체가 타다 남은 암석을 말한다. 지구상에 떨어지는 대부분의 운석은 지구에서 약 4억㎞ 떨어진 화성과 목성 사이에 위치한 소행성대에서 온다. 운석은 보통 1년에 4만 톤씩 지구에 떨어지지만 대부분 바다로 향해 찾기가 어렵다.

칠레 중부 지역을 집어삼킨 화마로 최악의 인명피해를 내고 있는 가운데, 이 모습이 우주에서도 관측됐다. 6일(이하 현지시간) 미 항공우주국(NASA) 지구관측소는 지구관측위성 아쿠아 위성에 장착된 중간해상도 영상 분광계(MODIS·Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)로 촬영한 칠레의 모습을 공개했다. 이 사진은 지난 3일 촬영한 것으로 칠레 비냐 델 마르 지역을 중심으로 흰색 연기가 자욱하게 퍼져나가는 것이 위성으로도 확인된다. 또한 미국 상업위성업체 맥사 테크놀로지가 촬영한 위성사진에는 화마가 휩쓸고 간 마을의 모습이 생생하게 잡혔다.지난 5일 위성사진을 보면 이번 산불로 가장 큰 피해를 입은 지역으로 꼽히는 킬푸에는 마치 폭탄을 맞은듯 집과 건물 대부분이 파괴됐다. 특히 이는 산불이 닥치기 전의 위성사진과 비교하면 더욱 확연하게 차이가 난다.앞서 산불은 지난 2일 페뉴엘라 호수 보호구역 인근에서 시작됐으며 최대 풍속 시속 60㎞에 달하는 강풍을 타고 민가 쪽으로 삽시간에 번졌다. 이 과정에서 칠레의 대표적 휴양지인 비냐델마르를 비롯해 킬푸에, 비야알레마나, 리마셰 등이 화마에 휩싸였다.칠레 대통령실 소셜미디어와 국가재난예방대응청(세나프레드·Senafred)에서 제공하는 재난정보에 따르면 6일 기준 이번 산불로 최소 122명이 사망했다. 복수의 현지 언론은 발파라이소 지방을 포함해 10개 지방 165곳에서 여전히 화마가 기승을 부리고 있어 인명피해가 더욱 늘어날 수 있다고 보도했다. 실제로 현재까지 최소 370명의 실종이 보고됐으며 시신도 계속 발견되고 있다. 여기에 시신의 훼손이 심한 경우가 많아 신원 확인에는 상당한 시간이 걸릴 전망이다. 보리치 대통령은 대국민 메시지를 통해 525명의 사망자를 낸 2010년 2월의 규모 8.8 대지진과 쓰나미를 언급하며 “의심할 여지 없이 2010년 참사 이후 가장 큰 비극”이라면서 “가용할 수 있는 소방관과 군 장병을 동원해 진화와 실종자 수색에 안간힘을 쓰고 있다”고 밝혔다.

달이 태양을 가리는 ‘개기일식’이 캐나다 현지 시각으로 오는 4월 8일 오후 2시 4분(한국시간 9일 오전 3시 4분) 시작된다고 캐나다 관광청 한국사무소가 5일 밝혔다. 이번 ‘세기의 우주쇼’는 온타리오 주에서 4월 8일 오후 2시 4분 시작해 4시 31분 마무리된다. 나이아가라 폭포에서 관측할 경우 완전한 개기일식은 3시 18분 즈음부터 4분 31초가량만 지속된다. 이곳에서 개기일식이 관측된 것은 1925년 이후 무려 99년 만이다. 토론토의 개기일식은 3시 19분, 킹스턴의 개기일식은 3시 24분부터이며, 나이아가라 폭포에서 즐기는 다음 개기일식은 2144년에나 볼 수 있다.나이아가라 폭포 공원 일대에선 개기일식 전후로 미국 항공우주국(NASA) 및 캐나다 전문가를 초빙해 개기일식에 대해 알아보는 대화의 장을 운영한다. 모두 무료로 진행되지만, 과학 전문가가 참석하는 프로그램은 나이아가라 공원의 웹사이트를 통해 사전 온라인 등록을 해야 한다. 프로그램에 참석하는 관광객들에게는 눈을 보호할 수 있는 특수 안경과 필터 장비가 재고에 한해 무료로 제공된다. 자세한 정보는 누리집(niagaraparks.com/eclipse) 참조.

미 항공우주국(NASA)와 유럽우주국(ESA)은 인류의 우주 진출을 도울 핵심 기술로 3D 프린터에 주목하고 있습니다. 3D 프린터는 복잡한 내부 구조를 지닌 로켓 엔진 부품을 한 번에 출력할 수 있어 전통적인 주물이나 다른 가공 방식보다 더 빠르고 저렴하게 부품을 생산할 수 있습니다. 과거에는 3D 프린터로 플라스틱 소재만 출력 가능했지만, 최근에는 금속 3D 프린팅 기술이 크게 발전해 로켓이나 우주선 제조 부분에서 활용도가 커지고 있습니다. NASA는 이미 국제우주정거장(이하 ISS)에 3D 프린터를 설치해 필요한 부품을 우주에서 현지 조달할 수 있는지 검증했습니다. 우주 공간에서 필요한 부품 중 상당수는 사실 금속 소재입니다. 하지만 금속 3D 프린터는 폴리머 기반 소재를 출력하는 일반적인 플라스틱 3D 프린터보다 무게와 부피가 크고 에너지를 많이 소모하기 때문에 한정된 공간과 에너지를 지닌 ISS에 설치하기가 어려웠습니다. 일반적인 금속 3D 프린터는 보통 10제곱미터의 설치 공간을 필요로 하는데, 이는 비좁은 ISS 내부에서 감당하기 어려운 크기입니다. ESA는 에어버스와 함께 ISS에 탑재할 수 있는 크기의 미니 금속 3D 프린터를 개발하는 과제에 도전했습니다. 그리고 마침내 그 첫 번째 시제품을 지난 1월 30일 우주 공간으로 발사했습니다. 우주 금속 3D 프린터는 180kg의 무게에 가정용 식기 세척기와 비슷한 80 x 70 x 40 cm의 크기를 지니고 있습니다. 일단 ISS에 도착하면 ESA의 콜럼버스 모듈에 있는 유러피언 드로우랙 마크 II에 설치될 예정입니다. 이 금속 3D 프린터는 크기를 획기적으로 줄이면서도 섭씨 1200도 이상 가열한 금속 소재를 출력할 수 있도록 일반 레이저 포인터보다 100만 배나 강력한 레이저를 사용합니다. 한 번에 최대 4개의 부품을 출력할 수 있으며 각 출력 부품의 크기는 4x9cm 정도입니다. 출력 소재는 내부식성이 강한 스테인리스 스틸입니다.우주 금속 3D 프린터가 지상에 있는 일반 3D 프린터보다 만들기 까다로운 이유 중 하나는 뜨거운 연기와 입자에 의한 대기 오염입니다. 섭씨 200도 이상 가열하는 폴리머 소재도 인체에 유해한 연기와 휘발성 물질을 내뿜을 수 있지만, 금속 3D 프린터는 더 고온의 금속 연기와 입자를 배출할 수 있어 ISS에 체류하는 우주 비행사의 건강에 심각한 문제를 만들 수 있습니다. 따라서 우주 금속 3D 프린터는 출력 도중 외부로 물질이 빠져나가는 것을 막고 최종 출력물을 꺼내기 전 공기 필터와 정화기를 이용해 유해한 물질을 모두 흡수해야만 합니다. 지상 테스트에서 우주 금속 3D 프린터는 이 과정을 모두 통과했지만, 무중력에 가까운 ISS에서 안전하게 금속 부품을 출력할 수 있는지를 검증하는 마지막 과정도 통과해야 합니다. ISS 검증 과정을 통과하면 앞으로 지구 중력의 1/6에 불과한 달 기지와 1/3 수준인 화성 기지에서도 금속 3D 프린터가 활약할 가능성이 높아질 것입니다. NASA와 ESA 과학자들은 금속 3D 프린터가 우주 기지에서 매우 유용한 도구가 될 것으로 기대하고 있습니다. 달과 화성 기지에서 필요한 금속 부품을 마음대로 출력할 수 있고 반대로 수명을 다한 소재를 다시 녹여 금속 3D 프린터의 재료로 사용할 수도 있습니다. 그리고 궁극적으로는 복잡한 금속 제련소와 부품 공장을 만드는 대신 3D 프린터를 이용해서 기본적인 원료에서 한 번에 우주 기지 건설에 필요한 물품을 출력하는 날이 올지도 모릅니다. 물론 그렇게 되기까지 앞으로 많은 과정이 남아 있습니다. ISS에 설치된 작은 금속 3D 프린터가 21세기 우주 제조업의 시작을 알리는 작지만, 큰 발걸음이 되기를 기대합니다. 고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미 항공우주국(NASA)이 운영하는 화성 탐사 무인 헬리콥터 ‘인저뉴어티’가 지난 18일 비행 중 회전익 날개에 손상을 입어 화성 비행을 멈추고 영원히 착지했다. 빌 넬슨 NASA 국장은 지난 25일(현지시간) “인류 사상 처음으로 지구가 아닌 다른 행성에서 비행한 헬리콥터 인저뉴어티가 임무를 종료한다”고 발표했다. 이어 “우리 상상보다 더 멀리, 더 높이 날았다. 불가능을 가능하게 했다”며 작별인사를 고했다. 운영팀은 당시 비행에서 무슨일이 있었는지 분석하는 동안 가능한 시나리오를 취합·분석했다. 인저뉴이티의 마지막 임무가 된 72차 비행은 모래가 많고 바위가 거의 없는 화성 지표의 광활한 지역을 중심으로 이뤄졌다.인저뉴어티는 지금까지 비행에서 방위를 파악하기 위해 큰 암석 등 주변 지형 특징을 사용했다. 그러나 최근 4번의 출격 동안 운항 신호를 거의 제공하지 못하는 모래밭을 비행하게 됐다고 운영팀은 이날 언론 브리핑에서 밝혔다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 인저뉴어티 프로젝트 관리자 테디 자네토스는 “이곳은 우리가 탐색해야 했던 가장 어려운 지형 중 하나로, 지형적인 특징이 거의 없는 곳”이라고 설명했다. 이번 72번째 비행에서 인저뉴어티는 비스듬히 착지하다가 4개의 회전익 중 하나 이상이 붉은 흙바닥을 쳤다. 운영팀은 현재까지 사진에서 손상된 날개 하나만 식별할 수 있었지만, 인저뉴어티가 비행 중 분당 2500회전(RPM) 이상이라는 점을 고려하면 다른 날개도 손상을 입고 파손됐을 가능성이 높다.인저뉴어티 운영팀에 따르면, 지난 18일 팀은 인저뉴어티의 착륙 위치를 정하기 위해 짧은 수직 비행을 하도록 했다. 고도 12m에 도달한 인저뉴어티는 초당 1m 속도로 하강을 시작하기 전 공중에서 4.5초 정도 맴돌았다. 이후 지표면 약 1m 위에 이르렀을 때 해당 기체와 연락이 두절됐다. 다음날인 19일 다시 지상 관제사와 연결됐지만 전날 촬영된 사진에서 회전 날개 손상이 확인됐다. 통신이 두절된 원인은 조사중이다. 인저뉴어티 명예 조종사인 하버드 그립은 “비행 방향을 잡기 위한 지형적 특징이 아무것도 없는 단조로운 지역으로 날아가기 전까지 인저뉴어티는 아무런 이상이 없었다”고 말했다. 인저뉴어티는 착륙 당시 통신이 중단돼 운영팀이 모든 관련 데이터에 접속할 수 없었기에 정확히 무슨 일이 일어났는지 파악하기는 어렵다. 그러나 위의 시나리오는 그들이 갖고 있는 정보에서 추출한 가장 가능성 높은 줄거리다. 이번 회전익 손상으로 인저뉴어티는 화성 상공을 다시는 비상할 수 없게 됐다. 헬리콥터는 예전과 같은 추진력을 갖지 못하고 한때 완벽했던 균형도 이제 사라졌다. 인저뉴어티는 화성 표면을 단 5번만 비행하도록 설계된 시연기인 만큼 과학장비를 탑재하지는 않았다. 그러나 운영팀은 인저뉴어티와의 통신을 중계하는 퍼서비어런스 탐사 로버에서 엔지니어링 데이터를 계속 수집할 것이라고 자네토스는 말했다. 소형 무인 헬리콥터 인저뉴이티는 2021년 2월 화성 탐사 로버 퍼서비어런스에 탑재돼 화성 예제로 크레이터에 착륙했다. 높이 0.5m, 중량 1.8㎏으로 탄소섬유 날개 4개를 갖고 있다. 지구의 1% 수준으로 공기가 희박한 화성 환경에서도 비행할 수 있도록 인저뉴어티의 회전 날개는 기존 헬리콥터 날개보다 8배 빠르게 회전한다. 지구 밖 행성에서 날아다닌 첫 비행 물체라는 점에서 라이트형제의 첫 동력 비행에 비견되기도 했다. 인저뉴어티는 2021년 4월 첫 비행을 시작했다. 총 4회 비행을 성공적으로 마친 뒤 퍼서비어런스를 따라 다니면서 임무를 시연하는 역할을 추가로 수행했다. 5회 비행이 최선일 거라던 예상과 달리 3년간 예상치의 14배인 72회 비행에 성공했다. 총 비행 시간은 2시간 가량이다. 넬슨 국장은 “인저뉴어티의 역사적인 여행이 막을 내렸다”며 “NASA는 인저뉴어티와 같은 임무를 통해 화성 그 너머의 길을 똑똑하고 안전하게 탐험할 것”이라고 전했다. 설계 보증보다 훨씬 오래 지속된 엔지니어링의 경이로움을 보여준 인저뉴어티는 머지않아 퍼서비어런스와 멀어지면 다른 세계에서 온 길 잃은 사절처럼 홀로 침묵하게 될 것이다. 이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com

달 너머 뒷면 쪽의 심우주에서 바라본 지구와 달은 어떤 모습일까? 지난 2022년 후반 미 항공우주국(NASA) 아르테미스 I 임무의 오리온 무인 우주선이 달 주위를 돌며 고향인 먼 지구를 향해 돌아보는 이미지가 NASA가 운영하는 ‘오늘의 천체사진(APOD) 24일자에 공개되었다. 지구는 달 지름의 약 4배지만, 이미지에 나타난 크기는 그 앞의 달보다도 작게 보인다. 물론 이는 오리온의 카메라가 달에 가까이 있어 벌어진 원근법의 효과 때문이다. 달의 뒷면은 지구에서는 결코 볼 수 없는 면이다. 지구와 달은 중력으로 너무 꽁꽁 묶여 있는 나머지 서로의 앞면만을 보며 공전하기 때문이다. 달이 지구 주위를 한 번 공전하는 데 걸리는 시간은 27.3일(항성월)인데, 이는 달의 한 번 자전시간과 같은 것이다. 이것을 동주기 자전이라고 한다. 이는 곧 달이 지구 인력에 붙잡혀 꼼짝 못하고 공전만 하고 있다는 뜻이다. 따라서 지구에서는 항상 ‘계수나무 옥토끼’가 보이는 달의 한쪽 면만을 볼 수 있을 뿐이다.그래서 인류는 지구상에서 수십만 년을 살아오면서도 최근까지 달의 뒷면을 볼 수가 없어, 갈릴레오가 최초로 망원경으로 달을 관측한 17세기 초부터 달의 뒷면은 인류에게 하나의 미스터리였다. 인류가 최초로 달의 뒷면을 볼 수 있었던 것은 1959년 소련의 루나 3호가 달의 뒷면을 돌면서 찍은 사진을 전송했을 때였다. NASA 아르테미스 시리즈의 다음 발사인 아르테미스 II와 아르테미스 III는 각각 2025년과 2026년 말에 인간을 달 표면으로 보낼 계획이다. 이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com

20년 전 1월, 쌍둥이 우주선이 극적인 화성 착륙을 성공함으로써 인류의 우주 탐험에 독보적인 유산을 만들기 시작했다. 미 항공우주국(NASA) 화성 탐사로버 스피릿과 오퍼튜니티는 원래 3개월 동안 화성 표면에서 탐사활동을 벌일 예정이었다. 그러나 두 태양광 동력 탐사 로버는 모두 보증 기간을 수십 배 초과하는 장기 탐사 기록을 세웠으며, 화성 표면에서 예기치 못한 발견들을 이어감으로써 화성 탐사 역사에 극적인 변화를 가져왔다. 두 화성 탐사 로버는 2003년 6월과 7월에 보잉 델타 II 로켓을 이용해 별도로 발사되었다. 스피릿은 2004년 1월 3일 처음으로 화성 표면에 착륙한 후 에어백 클러스터를 타고 약 30번 튕겨올랐고, 우주선이 정지한 후에야 에어백이 수축되었다. 3주 후인 1월 24일에도 비슷한 방식으로 오퍼튜니티가 그 뒤를 이었다. 두 탐사 로버는 화성에 과거 한때 물이 있었다는 증거를 찾기 위한 작업에 착수했으며, 예상한 것보다 훨씬 더 많은 것들을 발견했다. 오퍼튜니티는 착륙 직후 ‘블루베리’라 불리는 구형 적철광 자갈을 발견했는데, 이는 산성 물이 지나갔음을 나타내는 증거물이다.스피릿은 고대 온천의 흔적을 발견했는데, 이는 과거에 미생물이 서식했을 가능성을 강력히 시사한다. 다른 발견으로는 ‘젤리로 채워진 도넛’과 다른 행성에서 발견된 최초의 운석이 있다. 스피릿은 2009년 화성 표면의 부드러운 모래 속에 빠져 움직일 수 없게 되었지만 2010년에 연락이 끊길 때까지 계속해서 과학적 측정을 수행했다. 이에 비해 오퍼튜니티는 놀랄 만큼 오래 작동했다. 2018년 화성 표면 전체에 먼지 폭풍이 일어 짙은 먼지가 태양 전지판을 덮어버리는 바람에 전기 생산이 끊겨 2019년 공식적으로 미션 중지가 선언되었다. 평생 동안 ‘오피(애칭)’는 마라톤 거리 이상을 주행하면서 화성에서 총 45.16km를 주파하는 엄청난 기록을 세웠다. 이는 인간의 피조물이 외계 천체에서 달성한 기록 중 최장거리다. 화성 탐사 로버 임무를 관리했던 남부 캘리포니아에 있는 NASA 제트추진연구소(JPL) 전 프로젝트 관리자인 존 칼라스는 “이것은 누구도 예상하지 못한 패러다임의 전환이었다”라고 말하면서 “우리가 다룬 거리와 시간 규모는 진정으로 역사적인 도약이었다”고 강조했다. 이렇게 두 탐사 로버는 목표를 달성했을 뿐 아니라, 더 큰 탐사선의 개발과 탐사를 위한 길을 열었다. 이러한 임무를 통해 얻은 경험을 통해 특수 소프트웨어 및 탐색용 3D 고글 사용을 포함하여 화성 지형을 탐색하는 기술도 향상되었다. JPL의 전 프로젝트 과학자인 매트 골롬벡은 “쌍둥이 탐사 로버는 한때 습한 시기의 초기 화성이 존재했다는 것을 최초로 증명했다”며 “그들은 큐리오시티와 퍼서비어런스 같은 보다 업그레이드된 탐사 로버를 통해 화성의 과거에 대해 더 많은 것을 배울 수 있는 길을 열어주었다”며 의미를 정리했다.

2021년 미 항공우주국(NASA)의 행성사냥꾼인 우주망원경 TESS는 지구에서 31광년 떨어진 곳에 있는 ‘글리제 367’에서 외계 행성을 발견했다. ‘글리제 367b’로 명명된 이 외계 행성은 지름이 지구의 0.67배 정도에 불과해 그때까지 발견된 외계 행성 가운데 가장 작은 편에 속했다. 태양계 행성과 비교하면 화성보다는 크지만 금성보다 작은 행성으로 밀도나 내부 구조는 수성과 비슷해 ‘슈퍼 수성’이라는 별명을 얻었다. 글리제 367b가 수성과 또 닮은 점은 모항성에서 매우 가깝다는 것이다. 다만 수성은 태양에서 5800만km 떨어진 반면 글리제 367b는 100만km 밖에 떨어져 있지 않아 공전 주기가 지구의 하루보다 짧은 7.7시간에 불과했다. 따라서 표면 온도가 매우 높아 물이나 생명체는 물론 대기도 없을 것으로 보였지만, 당시 관측 기술로 이를 입증하기는 어려웠다. 하지만 제임스 웹 우주 망원경이 발사된 후 과학자들은 이를 검증할 도구를 손에 넣었다. 사실 별 옆에 꼭 붙은 작은 행성 표면을 관측한다는 것은 등대 옆에 반딧불보다 더 어두운 물체를 찾는 것과 다를 바 없다. 하지만 제임스 웹 우주 망원경의 성능이라면 이런 상황에서도 행성의 표면 온도와 대기의 존재를 확인할 수 있다. 시카고 대학 마이클 장이 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 이용해 글리제 367b를 12.7시간 정도 관측했다. 공전 주기의 1.6배에 달하는 시간임과 동시에 자전 주기의 1.6배에 달하는 시간이다. 지구와 달처럼 이렇게 가까이 있는 행성은 조석 고정이 이뤄져 공전 주기와 자전 주기가 같기 때문이다. 그리고 낮은 부분은 영원히 낮이고 밤은 부분은 영원히 밤이 지속된다. 제임스 웹 우주 망원경 관측 결과 글리제 367b의 낮 부분은 실제 온도가 섭씨 1,455도로 수성이나 금성보다 3배 이상 높았다. 반면 밤인 지역은 섭씨 574도로 이보다 훨씬 낮았다. 만약 글리제 367b가 지구나 금성처럼 대기를 지닌 행성이라면 뜨거워진 공기가 차가운 곳으로 이동하면서 열이 분산되기 때문에 이렇게 큰 차이가 나기 힘들다. 따라서 글리제 367b는 대기가 거의 없는 셈이다. 연구팀은 글리제 367b에 매우 희박한 대기가 있을 가능성도 낮다고 보고 있다. 수성처럼 대기는 없고 표면은 엄청나게 뜨거운 행성인 셈이다. 제임스 웹 우주 망원경은 역사상 가장 강력한 성능으로 이전에는 불가능했던 외계 행성의 대기 연구를 수행하고 있다. 그리고 이 과정에서 행성의 대기가 어떤 조건까지 존재할 수 있는지 검증하는 역할도 겸하고 있다. 제임스 웹 우주 망원경의 활약을 통해 과학자들은 지구형 외계 행성이 실제 대기를 지니고 있고 지구와 비슷한 환경인지 좀 더 확실하게 구분할 수 있게 됐다. 관련 데이터가 쌓이면 과학자들은 어떤 행성이 지구와 진짜 닮았고 생명체가 살고 있을 가능성이 높은 지 보다 자신 있게 말할 수 있을 것이다. 고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

아폴로 11호가 최초로 지구 이외의 천체인 달에 착륙한 것이 1969년이니까, 인류의 우주 탐사도 어언 반세기를 넘어선 셈이다. 인류가 외계 생명체에 대해 구체적으로 관심을 기울이기 시작한 것은 20세기 후반 들어 미국의 아폴로 시리즈 등으로 본격적인 우주 진출에 나선 직후부터였다. 지금은 화성에까지 착륙선을 보내고 있는 인류의 우주 탐사에서 최대 목표로 삼고 있는 것은 바로 외계 생명체의 발견이다. 그러나 아직까지 지구 외의 천체에서는 아메바 한 마리도 발견하지 못한 것이 우주 탐사의 현주소다. 관측 가능한 우주에만도 수천억 개의 은하들이 존재한다. 또 은하마다 수천억 개의 별들이 있으니, 생명이 서식할 수 있는 행성의 수는 그야말로 수십, 수백조 개가 있을 거란 계산이 금방 나온다. 외계문명에 대한 언급으로는 이탈리아의 천재 물리학자인 엔리코 페르미가 제안한 ‘페르미 역설’이 유명하다. 우주의 나이와 크기에 비추어볼 때 외계인들이 존재할 것이라는 가정하에 방정식을 만든 결과, 그는 무려 100만 개의 문명이 우주에 존재해야 한다는 계산서를 내놓았다. “그런데 수많은 외계문명이 존재한다면 어째서 인류 앞에 외계인이 나타나지 않았는가? 대체 그들은 어디 있는 거야?“라는 질문을 페르미가 던졌는데, 이를 ‘페르미의 역설’이라 한다. 이 역설은 아직까지 풀리지 않고 있다. 페르미의 역설과 밀접한 관계가 있는 방정식이 또 하나 1960년대에 나타났는데, 미국 천문학자 프랭크 드레이크가 만든 ‘드레이크 방정식’이다. 우주의 크기와 별들의 수에 매혹된 드레이크는 우리은하에 존재하는 별 중 행성을 가지고 있는 별의 수를 어림잡고, 거기서 생명체를 가지고 있는 행성의 비율을 추산한 다음, 다시 생명이 고등생명으로 진화할 수 있는 환경을 가진 행성의 수로 환산하는 식을 만들었다. 그 결과, 우리와 교신할 수 있는 외계의 지성체 수를 계산하는 다음과 같은 방정식이 만들어졌다. ‘N=R*·fp·ne·fl·fi·fc·L’ N은 우리은하 속에서 탐지 가능한 고도문명의 수, R*은 지적 생명이 발달하는 데 적합한 환경을 가진 항성이 태어날 비율, fp는 그 항성이 행성계를 가질 비율, ne는 그 행성계가 생명에 적합한 환경의 행성을 가질 비율, fl은 그 행성에서 생명이 발생할 확률, fi는 그 생명이 지성의 단계로까지 진화할 확률, fc는 그 지적 생명체가 다른 천체와 교신할 수 있는 기술문명을 발달시킬 확률, L은 그러한 문명이 탐사 가능한 상태로 존재하는 시간.　 이 식에 기초해 드레이크 자신이 예측하는 우리은하 내 문명의 수는 약 1만 개에서 수백만 개에 이른다. 드레이크는 이에 그치지 않고, 전파망원경을 이용해 외계로부터의 신호를 찾기 위해 가까이 있는 두 별의 주변에서 오는 신호를 찾는 시도를 한 것이 공식적인 외계 지적 생명체 탐사, 곧 SETI의 출발점이 되었다. 우리은하에만도 슈퍼지구가 3억 개 인류는 지난 100년간 놀라운 발전을 이루었다. 그러나 이 기간은 우주의 나이 138억 년에 비하면 그야말로 눈 깜짝할 찰나에 지나지 않는다. 그렇다고 우리가 미래에 다른 별을 방문하는 상상을 할 수 없는 것은 아니다. 우주에는 우리 외에도 다른 문명이 있을 거라는 데 많은 과학자들은 동의하고 있다. 우리은하에만도 슈퍼지구가 3억 개나 되는데도 우리는 왜 외계인들을 한번도 본 적이 없는가? 그 이유로 항성 간 거리가 너무나 멀기 때문에 어떤 문명도 그만한 거리를 여행할 수 있는 기술을 확보하지 못한 거라고 과학자들은 생각하고 있다. 인류의 현재 기술수준으로는 이 거리의 장벽을 넘을 수가 없다. 예컨대, 태양계에서 가장 가까운 4.2광년 떨어진 프록시마 센타우리 별까지 가는 데만도 지금 로켓 속도로는 10만 년 가까이 걸린다. 만약 우리가 광속으로 날리는 로켓을 개발했다고 쳐도 우리은하를 가로지르는 데만도 10만 년이 걸린다. 하지만 이 은하도 우주 속에서는 한 개의 조약돌에 지나지 않는다. 이 모든 상황을 감안해볼 때 우리가 다른 행성으로 가서 산다는 것은 거의 불가능한 일일 것으로 보인다. 이것이 바로 외계인을 만날 수 없는 가장 근본적인 장애이다. 장애의 또 하나는 통신수단의 문제이다. 비록 외계 문명이 존재한다 하더라도 그들과 교신하기에는 우리의 통신수단이 너무나 원시적이라 소통불능일지도 모른다는 사실이다. 그리고 외계인들이 신호를 보내온다 하더라도 우리 기술로는 그것을 포착하지 못할 수도 있다는 것이다. 외계 생명체의 단골 메뉴 UFO 정말 있나? 여론조사에 의하면, 미국인의 거의 절반이 외계인이 과거나 근래에 지구를 방문한 것으로 믿고 있다고 한다. 그리고 그 비율은 갈수록 높아지고 있는 추세다. 일반적으로 과학자들은 이러한 믿음이 실제 과학적인 근거를 갖지 못한 것으로 보고 일축한다. 하지만 그들은 지적 외계인의 존재를 부정하지 않는다. 그러나 그들은 다른 항성계의 지성체들이 우리를 방문했다는 증거에 높은 기준을 설정했다. 칼 세이건이 일찌기 언명했듯이 ”특별한 주장에는 특별한 증거가 필요“하기 때문이다. UFO 목격은 오랜 역사를 가지고 있다. UFO는 글자 그대로 ‘미확인 비행체’라는 뜻으로, 그 이상도 이하도 아니다. UFO에 대한 미 공군의 연구는 1940년대부터 계속되고 있다. 1947년 미국 뉴멕시코 주 로스웰에서 UFO에 관련된 ‘그라운드 제로’가 발생했다. 로스웰 사건은 군용 고고도 감시용 풍선의 추락을 많은 사람들이 목격함으로써 빚어진 것인데, 미군은 지금까지 일관되게 로스웰 사건이 외계인 관련 사건이 아니며, 군에서 운용하던 감시용 기구가 추락한 사건이라고 확인해주고 있다. 그러나 로스웰 사건은 아직도 현재 진행형이다. 모든 정황으로 미루어볼 때 로스웰 사건 역시 흔한 음모론 중 하나일 뿐이며, 이 가짜 뉴스가 끈질기게 확대재생산되는 이면에는 책 판매와 관광수입을 노리는 일부의 비즈니스가 작동하고 있다는 게 전문가들이 대체적인 시각이다. 또한 대부분의 UFO는 미국 사람들 앞에 나타나는 현상이다. 아시아와 아프리카는 인구가 많음에도 불구하고 UFO 목격자가 거의 없다는 것이 흥미로운 점이며, 또 희한하게도 캐나다와 멕시코 국경에서 딱 멈춘다는 게 놀라운 일이다. 대부분의 UFO 목격은 대체로 평범한 천문적인 현상으로 설명된다. 절반 이상이 유성이나 화구(火球·큰 불덩어리 운석)이거나, 워낙 밝은 금성 때문에 일어나는 소동이다. 이러한 밝은 ‘천체‘는 천문학자에게 친숙하지만 일반인의 의식에는 익숙하지 않기 때문이다. UFO는 현대인의 신화이자 종교UFO의 목격 보고는 약 10년 전에 정점에 도달했다. UFO를 본 적이 있다고 말하는 많은 사람들은 개를 데리고 산책하거나 담배 피우는 사람들이다. 왜 그럴까? 그들이 가장 많이 바깥에 있기 때문이다. 술에 거나해서 휴식을 취하는 저녁 시간, 특히 금요일에 UFO 목격이 급증한다. 외계인에 의한 납치와 외계인이 만든 미스터리 서클에 대한 설명을 포함하여 지금까지의 UFO는 음모론의 일종에 지나지 않는다. 우수한 기술을 가진 지적인 존재가 지구 밭의 밀을 누르기 위해 수조 마일을 여행할 것이라고 당신은 믿을 수 있는가? UFO는 하나의 문화적 현상으로 간주하는 것이 적절하리라 본다. 노스캐롤라이나 대학의 다이아나 파술카 교수는 신화와 종교는 인간이 상상할 수 없는 경험을 다루는 수단이라고 지적한다. 이런 시각에서 볼 때 UFO는 일종의 새로운 미국 종교라고 본다. 젊은 성인을 대상으로 한 연구에 따르면, UFO의 신념은 조현형 성격, 사회적 불안, 편집증적인 생각 및 일시적인 정신병에 대한 경향과 관련이 있음이 밝혀졌다. 만약 당신이 UFO를 믿는다면, 자신이 어떤 편집적 신념을 갖고 있지 않는지 살펴볼 필요가 있다. 전 NASA 직원 제임스 오버그 같은 사람들은 수십 년에 걸친 UFO 목격담을 끈질기게 추적해 진상을 파헤쳤다. 그러나 어떤 과학적 증거도 발견할 수 없었다. 그래서 대부분의 천문학자들은 외계인 방문에 대한 가설을 믿을 수 없는 것으로 치부하고, 지구 너머 외계 생명체에 대한 과학적 탐구에 에너지를 집중하고 있다. 우리는 우주에서 혼자인가? UFO가 인기있는 대중문화로 자리잡는 동안 과학자들은 UFO가 제기한 큰 질문, 곧 우주에서 ’우리는 혼자인가?‘에 답하려 노력하고 있다. 지금까지 천문학자들은 다른 별을 공전하는 4000개 이상의 외계행성을 찾아냈다. 이 수는 2년마다 두 배씩 증가하고 있다. 이들 외계행성 중 일부는 지구와 질량이 비슷하고 모성에서 적당한 거리에 있어 표면에 물이 있기 때문에 거주 가능한 것으로 간주된다. 이 거주 가능한 행성들 중 가장 가까운 행성은 우리 우주의 ’뒤뜰‘에서 20광년도 안되는 거리에 있다. 이 슈퍼지구들은 생명체가 발현하고 지성체와 문명이 출현하는 데 충분한 시간인 수십억 년 전에 형성된 것들이다. 천문학자들은 지구 너머의 생명체가 있다고 확신한다. “우주는 분명 생물학적 성분이 넘치고 있다”고 천문학자이자 외계행성 일급 사냥꾼인 제프 마시는 단언한다. 생명체에 적합한 조건을 가진 지구에서 별에서 별로 호핑하는 지적 외계인에 이르기까지 많은 단계가 있지만, 천문학자들은 드레이크 방정식을 사용하여 우리은하의 외계 문명 수를 추정한다. 비록 드레이크 방정식에는 많은 불확실성이 있지만 최근 외계행성 발견에 비추어 해석하면 우리가 유일한 또는 최초의 진보된 문명 일 가능성이 거의 없는 것으로 과학자들은 보고 있다. 지적인 외계인이 존재하더라도 우리가 그들을 찾지 못하거나 그들이 우리를 찾지 못할 여러 가지 이유가 있다. 우주의 시간이 너무나 장구하며 그 공간이 너무나 광대하기 때문이다. 장구한 우주의 시간과 거대한 우주의 크기가 견고한 장벽이 되어 우리를 외부 세계와 격리해놓고 있는 것이다. 그러나 과학자들은 외계인의 존재를 부정하지는 않는다. 다만 그들은 보다 확실한 과학적인 증거를 요구하고 있는 것이다. 우리 인류가 비록 은하의 시간 척도로 볼 때 극히 짧은 시간대에 존재하고 있지만, 만약 우리가 우주 속에서 홀로라면 우주 속에서 차지하는 우리의 진정한 위치를 탐구하기 위해 우리의 노력을 멈추지 말아야 하며, 다른 세계로 진출하기 위한 진보를 계속해야 할 것이다. 마지막으로 칼 세이건의 유명한 격언을 내려놓는다. “열린 마음을 유지하는 것은 가치 있는 일이지만 너무 많이 마음을 열면 머리가 빠진다.” 이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com

매우 작은 크기의 소행성이 지구와 충돌하기 불과 몇 시간 전 발견된 것으로 확인됐다. 특히 이 천체는 실제로 독일 베를린 외곽에 유성으로 떨어져 현지의 밤 하늘을 환하게 밝혔다. 지난 21일(이하 현지시간) 미국 CBS뉴스 등 외신은 이날 새벽 직경 1m 크기의 초소형 소행성이 지구 대기권에 진입해 독일 동부 상공을 통과하면서 불타 사라졌다고 보도했다. 국제천문연맹(IAU)에 의해 공식적으로 ‘2024 BX 1’으로 명명된 이 소행성은 이날 지구로 떨어지기 불과 몇 시간 전 헝가리 피스케스테퇴 천문대 천문학자 크리스티안 사르네츠키가 발견했다.그리고 미 항공우주국(NASA)도 2024 BX 1의 존재를 확인하고, 지구에 떨어지기 20분 전 소셜미디어 엑스를 통해 ‘초소형 소행성이 베를린 서쪽에 무해한 불덩어리로 붕괴될 것’이라고 공지했다. 실제로 2024 BX 1은 거의 수직으로 떨어지면서 환하게 불꽃을 발하며 사라졌으며 피해는 발생하지 않았다. 보도에 따르면 소행성이 지구에 충돌하기 직전에 발견된 것은 이번이 8번째다. 이번 사례는 지구를 위협하는 소행성 이야기가 단순히 영화 속 일이 아니라는 사실을 보여준다. 다만 영화에서는 지구로 날아올 소행성의 덩치가 커 일찌감치 그 존재가 확인됐지만 이번처럼 초소형 천체는 그렇지 못하다. 이에앞서 지난 2022년 3월에도 천문학자 사르네츠키는 약 2ｍ 크기의 초소형 소행성 ‘2022 EB5’를 제일 먼저 발견해 화제를 모은 바 있다. 이 소행성은 지구와 충돌하기 불과 2시간 전 관측됐으며 결국 북극해 노르웨이령 화산섬 얀 마이엔 남서쪽 상공 대기권에서 사라졌다.그러나 이처럼 초소형 소행성이 충돌 몇시간 전에서라도 발견된 것은 사실 긍정적인 면이 크다. 그만큼 희미한 작은 천체도 찾아낼 만큼 관측 기술이 발달됐다는 것을 의미하기 때문이다. 미 항공우주국(NASA) 지구근접천체연구센터(CNEOS) 폴 코다스 소장은 과거 인터뷰에서 “지구를 위협하는 초소형 소행성은 무수히 많다”면서 “이같은 소행성은 지구에 근접하기 전 매우 희미하고, 관측 시점과 방향까지 맞아 떨어져야 포착할 수 있다”고 밝힌 바 있다.

춥고 건조한 행성이지만, 화성에는 지구처럼 물이 존재한다. 대부분은 땅속 깊은 곳에 얼음으로 존재하거나 남극과 북극에 있는 빙하에 있는 것으로 추정되지만, 미래 화성 식민지를 건설할 때 꼭 필요한 물은 현지에서 공급할 수 있는 셈이다. 그 덕분인지 화성을 무대로 한 SF 소설이나 영화에서는 적어도 물 문제로 고생하지는 않는다. 하지만 미 항공우주국(NASA)의 과학자들은 문제가 그렇게 단순하지 않다고 입을 모은다. 화성에 얼음 형태의 물이 존재하는 것은 분명하지만, 여러 가지 나쁜 물질이 섞여 있어 마실 수 있는 물로 정수하기가 쉽지 않다. 과학자들이 특히 우려하는 물질은 과염소산염(perchlorate, ClO4-)이다. 과염소산염은 지구에서도 자연적으로 생성되며 불꽃놀이용 폭발물, 기폭제, 성냥, 윤활유, 비료 등 다양한 화학 제품을 생산하는데 사용된다. 용도를 생각하면 사람이 먹으면 안 될 것처럼 생각되는데, 실제로도 발암성을 지닌 독성물질이다. 그런데 화성은 과염소산염이 풍부한 환경이라 화성에서 얻은 물 역시 과염소산염 농도가 높을 수밖에 없다. 물론 필터를 이용해 정수하면 되지 않느냐고 말할 수 있지만, 정수처리를 위해 들어가는 물과 에너지, 주기적으로 교체해야 하는 필터 등을 생각하면 화성 표면에 정수 시스템을 들고가는 것은 현실적이지 않은 방안이다. NASA 에임스 연구센터의 과학자들은 지구 미생물을 대안으로 제시했다. 지구 박테리아 가운데는 독성 물질인 과염소산염을 분해해 에너지원으로 사용하는 것들이 있기 때문이다. 다만 과염소산염 분해 미생물은 강력한 방사선이 쏟아지는 거친 화성 환경에서 살아남기 어렵다는 문제가 있다. 연구팀은 이미 우주 비행에서 뛰어난 생존력이 확인된 박테리아인 바실루스 서브틸리스 168 균주(Bacillus subtilis strain 168)에 과염소산 분해 효소를 만드는 유전자인 pcrAB와 cld를 삽입하는 방식으로 이 문제를 극복했다. 당장 이 미생물을 태운 우주선을 보내 화성 표면에서 테스트하긴 어렵지만, 모의 환경에서 테스트를 통해 추가적인 에너지나 자원 투입 없이 과염소산염을 제거할 수 있다는 점을 증명하면 물이 귀한 화성에서 큰 도움이 될 것으로 예상된다. 박테리아는 스스로 분열해 증식하기 때문에 생산 설비를 증설할 필요도 없고 고장나도 새로운 박테리아로 대체하면 그만이다. 에너지 역시 태양 에너지나 화학 에너지를 사용하기 때문에 현지에서 충분히 조달할 수 있다. 과학자들이 미래 화성 식민지의 조력자로 박테리아에 주목하는 이유다. 고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

북극해 그란란드 빙하가 지난 몇십 년 동안 기후 위기 탓에 시간당 평균 3000만t이나 사라졌으며, 이는 지금껏 알려진 양보다 20% 더 많은 것이라는 연구 결과가 나왔다. 영국 가디언과 AFP 통신 등에 따르면, 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL) 등 미 연구팀은 지난 1985년부터 2022년까지 매달 그린란드 빙하종점위치를 담은 위성사진 24만 장을 분석했다. 그 결과 그린란드 빙하에서 지금까지 알려진 5조t보다 20% 더 많은 총 6조t의 빙하가 녹아 없어진 것으로 나타났다.연구팀은 최근 몇십 년 동안은 그전보다 빠르게 그린란드 빙하가 사라지고 있는 것은 분명하다고 지적했다. 또 그린란드 빙하가 지난 1985년 이후 가장 크게 줄어드었다며 계절적 변화와 기후변화 영향에 가장 민감한 모습을 보였다고 설명했다. 이번에 추가로 사라진 것으로 분석된 빙하 대부분에 대해서는 그린란드와 맞닿은 해수면 아래 위치해 해수면 상승에 미친 직접적 영향을 미미했을 것이라고 분석했다. 다만 세계 기후시스템에 큰 역할을 하는 심층 해수 순환시스템 중 하나인 ‘대서양 대규모 해양순환’(AMOC)에 미칠 영향에 대해서는 우려를 표했다.이번 연구 주저자로 JPL 소속 빙하학자 채드 그린 박사는 언론 인터뷰에서 거의 모든 그린란드 빙하가 최근 몇십 년간 감소했다며 바다에 유입되는 담수 양이 늘어나면 AMOC 약화는 불가피하다고 지적했다. 과학자들도 적은 양이라도 담수 유입량이 늘어나면 AMOC의 전면적 붕괴와 이에 따른 세계 기후 패턴과 생태계 교란, 식량안보 문제를 불러올 수 있는 극적인 전환점으로 작용할 수 있다고 우려했다. 팀 렌튼 영국 엑서터대 교수는 북대서양에 대한 추가적인 담수 유입은 우려할만한 상황이라면서 AMOC의 부분적인 붕괴만으로도 영국과 서유럽, 북미 일부, 사헬지역(아프리카 사하라사막 남쪽 가장자리 지역)에 심각한 영향을 줄 수 있다고 분석했다. AMOC는 지구 기후 시스템에서 한번 변화가 일어나면 되돌릴 수 없는 중요한 하위 시스템 중 하나로 여겨져 왔으며, 붕괴 시점을 2025년으로 예측하는 연구들도 있다. 바다에는 극지의 차가운 물이 깊이 가라앉아 저위도 지역으로 흘러가는 심층 해수 순환이 있다. 이런 해수 순환은 열, 탄소, 산소, 영양분 등 공급은 물론 해수면 높이와 세계 기후 시스템 변화 등에 큰 영향을 미친다. 대표적인 해수 순환으로는 남반구에 ‘남극 역전 순환’(Antarctic overturning circulation)이 있고, 북반구에서는 ‘대서양 자오선 역전 순환’이라고도 불리는 AMOC가 있다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 1월 17일 자에 게재됐다.