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솔라 오비터  ·베피콜롬보 중력도움 비행하며 포착

태양 극지 탐사선 '솔라 오비터'가 근접비행하며 포착한 금성 [ESA/NASA/NRL/SoloHI/Phillip Hess 제공]

지난 9, 10일 잇달아 금성을 근접하며 중력도움 비행을 한 태양 극지탐사선 '솔라 오비터'(Solar Orbiter)와 수성 탐사선 '베피콜롬보'(Bepicolombo)가 포착한 금성 이미지가 공개됐다.

유럽우주국(ESA)과 미국 항공우주국(NASA)이 합작해 발사한 솔라 오비터는 지난 9일 오전(이하 한국시간) 금성 표면에서 약 7천995㎞ 거리를 두고 지나갔으며, 금성에 접근하는 과정에서 '솔라 오비터 태양권 이미저'(SoloHI)를 이용해 금성을 촬영했다.

화면 왼쪽에서 오른쪽으로 지나가는 금성에서 태양 빛이 닿지 않는 밤면(nightside)은 검은 원 형태로 보이며, 그 주위로 초승달 모양으로 빛을 반사하는 낯면이 포착돼 있다. 태양은 금성의 오른쪽 상단에 있어 화면에는 잡히지 않았지만 낯면에서 강하게 반사되는 빛으로 존재감을 나타냈다.

금성 뒤로 황소자리의 밝은 별 두 개가 반짝이다가 사라지는데, 오른쪽이 '오미크론 타우리'(Omicron Tauri)이고 왼쪽은 사중성계인 '크시 타우리'(Xi Tauri)다.

솔라 오비터가 지나가고 33시간 뒤인 10일 밤에는 ESA와 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 공동 제작한 베피콜롬보가 금성과 552㎞ 거리를 두고 통과하며 금성을 촬영했다.

1024×1024 픽셀 해상도의 흑백 이미지 89장에는 베피콜롬보가 금성의 밤면에서 접근해 낯면으로 나아가고, 금성에서 점점 더 멀어지는 장면이 잡혀있다. 이미지 한쪽에는 베피콜롬보를 구성하는 두 대 위성 중 하나인 '수성행성궤도선'(MPO)의 안테나와 동체 일부가 포착돼 있다.

베피콜롬보가 포착한 금성 [ESA/BepiColombo/MTM 제공]

솔로 오비터나 베피콜롬보 모두 금성 탐사에 목적이 있는 것이 아니라 금성의 중력을 이용해 목표한 궤도로 들어서는 중력도움 비행을 한 것이라 금성의 내부를 들여다볼 수 있는 고해상도의 이미지를 확보하지는 못했다.

하지만 두 탐사선이 금성의 자기장과 플라스마 환경에 관한 자료를 33시간 차이를 두고 각각 다른 위치에서 수집함으로써 금성 연구에 귀중하게 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

솔라 오비터는 이번이 금성에서 하는 두 번째 중력도움 비행이며, 내년부터 2030년까지 6차례 더 금성을 이용한 중력도움 비행에 나선다. 이를 통해 태양에 더 가까이 다가서고 궤도 경사를 높여 인류 최초로 태양의 남·북극을 탐사하게 된다.

베피콜롬보는 수성 궤도에 안착하기 위해 지구와 금성, 수성 등에서 모두 9차례의 중력도움 비행을 하는데, 이번이 세번 째이자 금성에서 이뤄진 두 번째 중력도움 비행이다. 수성에서는 오는 10월 1~2일에 약 200㎞ 거리를 두고 첫 중력도움 비행에 나선 뒤 다섯 차례 더 중력도움 비행을 해 2025년 수성 궤도에 진입하며, 이후 MPO와 수성자기권궤도선(MMO)로 분리돼 본격적인 과학탐사에 나서게 된다.

  솔라 오비터(왼쪽)와 베피콜롬보 중력도움 비행 [ESA 제공]

나사 “작업은 계획대로 진행…원인 분석중”

     표본 채취에 앞서 긁어낸 암석의 표면. 다양한 색상의 입자들이 분포돼 있다. 나사 제공

미국 항공우주국(나사)의 6륜 로봇 탐사차 퍼시비런스(‘인내’라는 뜻)가 첫 화성 표본을 채취하는 데 실패했다.

나사는 퍼시비런스가 6일 착륙 지역인 예제로 충돌분지에서 첫 채취 대상인 ‘기욤’이란 이름의 암석에 구멍을 뚫은 뒤 표본을 용기에 담는 작업을 벌였으나, 데이터 분석 결과 용기 안에는 아무런 표본도 들어 있지 않았다고 발표했다.

첫 표본 수집 지역은 탐사차 퍼시비런스가 착륙한 곳에서 남쪽으로 약 1km 지점에 있는 울퉁불퉁한 ‘러프’(Cratered Floor Fractured Rough) 지형이다. 돌로 표면을 포장한 듯, 옅은 빛깔의 암석들이 촘촘히 박혀 있는 평평한 곳이다.

나사는 로봇팔의 드릴과 비트로 구멍을 뚫고 표본을 수집하는 과정까지 작업은 계획대로 진행됐으나, 수집 용기의 무게를 측정한 결과 표본이 들어 있지 않았다고 밝혔다. 나사는 일단은 표본수집 장치의 작동 문제보다는 화성의 암석이 예상했던 대로 반응하지 않았기 때문으로 보고 있으나, 향후 며칠 동안 원인을 분석하는 데 집중하기로 했다.

토마스 주부첸 과학담당 부국장은 “우리가 바랐던 ‘홀인원’은 일어나지 않았지만, 새로운 지평을 여는 데는 항상 위험이 따른다”며 “성공을 위한 해법을 찾기 위해 인내심을 갖고 노력하겠다”고 말했다.

   첫 표본 채취를 위해 뚫은 구멍. 나사 제공

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암석 입자 색상 다양…화산 활동으로 생긴듯

나사는 표본 수집 첫 시도에는 실패했으나 준비과정에서 이 지역의 암석 유형에 대한 좀 더 상세한 데이터를 확보했다.

나사 과학자들은 그동안 이 암석들이 강물이 쌓아 만든 퇴적암인지, 화산 활동으로 생긴 암석인지 알 수 없었으나, 이번 표본 수집 과정에서 확보한 사진과 예비 분석 데이터를 토대로 화산활동으로 생긴 암석일 가능성이 큰 것으로 보고 있다.

퍼시비런스팀의 린다 카 연구원은 “드릴로 구멍을 파기 며칠 앞서 암석 표면의 먼지를 털고 너비 45mm 정도 되는 부분을 긁어냈는데, 여기서 드러난 다양한 색상의 암석 입자들은 화산 활동이 만들어낸 광물같았다”고 말했다. 예컨대 흰색 입자는 화강암의 주요 성분인 장석처럼 보였다고 한다.

구멍처럼 보이는 부분은 가스 거품의 흔적이거나 응고되기 전 암석 내부에서 형성된 것으로 보고 있다. 암석 입자 안에 있는 방사성 광물의 연대를 분석하면 암석이 식어서 굳은 시기를 알아낼 수 있다.

    표본 수집 용기. 나사 제공

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내년까지 38개 표본 수집 예정

퍼시비런스의 첫 탐사활동은 두단계로 나뉘어 있다. 1단계는 착륙지점 남쪽 지역으로, 모래언덕이 물결처럼 이어지면서 층을 이루고 있는 세이타 지형이다. 이곳은 38억년 전 최소 수심 100미터에 이르렀을 것으로 추정되는 지역이다. 나사는 최대 수집 목표인 38개 표본 중 8개를 이 지역에서 수집할 계획이다. 1단계 기간 중 이동 거리는 2.5~5km로 예상한다.

퍼시비런스는 이 지역 탐사를 마친 뒤 내년 초 다시 착륙지점으로 돌아와 2단계 활동을 준비한다. 2단계에선 착륙지점 북서쪽의 삼각주 지역으로 이동한다. 이곳은 수십억년 전에 흘렀을 강과 호수가 합류하는 부채꼴 모양의 퇴적지다. 나사는 이곳에 탄산염이 풍부하게 있을 것으로 예상한다. 탄산염은 화석화된 생명체의 흔적과 관련이 깊을 가능성이 있는 물질이다. 곽노필 기자

모듈 엔진 재점화 탓…역추진 엔진 가동 45분만에 균형 회복

미 스타라이너 무인 시험비행 연기…러 "지원 프로그램 고장 원인"

     ISS에 접근하는 나우카 모듈 [NASA 제공 AP=연합뉴스]

러시아의 다목적 과학·연구 실험실 모듈 '나우카'(과학)가 발사된 지 8일만인 29일 오후 지구 400㎞ 상공 궤도의 국제우주정거장(ISS)에 도킹했다.

그러나 도킹 뒤 갑작스럽게 추진엔진이 재점화하면서 ISS가 정상 자세보다 45도가량 기울었으며 다른 모듈의 역추진 엔진을 긴급 가동해 정상을 되찾았다.

미국 항공우주국(NASA)은 이 사고로 30일로 예정된 보잉사 유인캡슐 'CST-100 스타라이너'의 ISS행 무인 시험비행을 연기했다.

지난 21일 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 '프로톤-M' 로켓에 실려 발사된 나우카는 궤도비행 초기 몇 차례 위기가 있었지만 이날 오후 1시29분(세계표준시)께 ISS 본체이자 주거용 모듈인 러시아의 '즈베즈다'(별)에 도킹하는 데 성공했다.

러시아 연방우주공사(로스코스모스)의 드미트리 로고진 사장은 소형 모듈 '라스스벳'(여명) 이후 11년만에 이뤄진 러시아 모듈의 ISS 도킹이 완료된 뒤 "접촉이 이뤄졌다"고 트윗을 통해 밝히고 즈베즈다에 도킹한 사진을 공개했으며, NASA도 도킹 성공을 축하하는 메시지를 보냈다.

ISS 본체 모듈 즈베즈다에 도킹한 나우카 모듈 [Roscosmos Cosmonaut Oleg Novitsky/Roscosmos Press Office 제공 TASS=연합뉴스]

하지만 나우카의 추진 장치가 도킹 뒤 3시간 만에 "의도하지 않은 상태에서 갑자기 가동돼 우주정거장을 정상 자세에서 45도 기울게 했으며" 지상관제소에서 ISS의 균형을 잡기 위해 즈베즈다의 추진 엔진을 긴급 가동했다고 NASA는 밝혔다.

이 조치로 ISS는 약 45분 만에 정상 자세를 되찾고 우주비행사들도 위험에서 벗어났지만, 한때 우주비행사 7명의 비상 탈출에 대비해 ISS에 도킹 중인 스페이스X의 '크루-2 드래건' 캡슐까지 가동할 준비를 한 것으로 전해졌다.

이 과정에서 지상관제소와 우주비행사 간에 통신이 두 차례에 걸쳐 짧게 끊어지기도 했으나 "즉각적인 위험은 없었다"고 NASA는 밝혔다.

NASA는 나우카 모듈의 추진 장치가 의도치 않게 가동된 이유를 아직 확인하지 못했으며, 이를 확인하기 위해 스타라이너의 무인 시험비행을 적어도 내달 3일 이후로 연기했다.

로스코스모스는 나우카 모듈이 도킹 뒤 비행 모드에서 도킹 모드로 전환하는 과정에 있었으며, 연료가 남아있던 상태였다면서 추진엔진에 남아있던 연료가 재점화의 원인일 수 있는 것으로 분석한 것으로 타스통신이 전했다.

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스타라이너는 지난 2020년 12월에 이뤄진 무인 시험비행이 소프트웨어 오류로 ISS에 도킹하지 못하고 실패로 끝난 뒤 오랜 보완작업 끝에 이날 케네디우주센터에서 아틀라스5호 로켓에 실려 두 번째 무인 시험비행에 나설 예정이었다. 무인 시험비행에 이어 유인 시험비행까지 성공적으로 끝나야 스페이스X의 크루 드래건처럼 NASA 인증을 받아 우주비행사를 ISS로 운송할 수 있게 된다.

    ISS에 접근하는 나우카 모듈 [Roscosmos 제공/ EPA=연합뉴스]

ISS 러시아 섹터 운항팀장 블라디미르 솔로비요프는 30일 나우카 모듈 엔진의 갑작스러운 가동이 지원 프로그램 고장 때문에 발생했다고 밝혔다.

솔로비요프는 "잠깐의 (프로그램) 고장으로 나우카 모듈 엔진의 후진 명령이 잘못 내려졌다. 그 결과 우주정거장 전체 방향이 일부 변경됐다"고 설명했다.

그는 이어 즈베즈다 모듈 엔진 가동을 통해 문제를 즉각 해결했다면서 "현재 우주정거장은 정상 방향을 잡았으며, 정거장과 (나우카) 모듈의 모든 시스템은 정상적으로 작동하고 있다"고 소개했다.

나우카 모듈은 1990년대 중반 ISS의 첫번째 모듈인 자랴(노을)의 백업 모듈로 처음 구상됐으나 이후 과학 모듈로 변경됐으며, 당초 2007년에 발사할 계획이었지만 예산과 행정 차질 등으로 발사가 지연돼왔다.

나우카는 지난 2001년 ISS에 임시로 연결된 뒤 임무가 연장되며 20년간 가동돼온 '피르스'(부두) 모듈을 대체하게 된다.

피르스 모듈은 금주 초 나우카에 자리를 내주기 위해 ISS에서 떨어져 나온 뒤 대기권 진입 과정에서 상당 부분 불에 타고 잔해가 태평양에 떨어져 수장됐다.

총 20t에 달하는 나우카는 과학 실험과 연구 장비 이외에 물과 산소발생기를 갖추고 새로운 저장 공간과, 변기 등을 제공해 우주비행사의 생활 조건을 개선해 줄 것으로 기대되고 있다.

ISS는 러시아가 운영하는 부분과 미국을 비롯한 나머지 국가가 관리하는 부분으로 크게 나뉘는데, 러시아 측이 지난 4월 ISS 인프라의 노후화를 들어 철수를 검토 중이며 2025년께 새 우주정거장의 핵심 모듈을 발사할 계획이라고 밝혀 장래가 불투명한 상태다.

새 우주정거장 건설을 비롯해 러시아 측이 야심찬 우주탐사 계획을 발표해놓고 있지만 전문가들은 크렘린 당국이 군사분야로 예산을 돌리고 있어 이런 계획의 실현 가능성에 의문을 제기하고 있다고 AFP통신은 전했다.

     ISS내 나우카(Nauka) 모듈 위치 [NASA 제공]

나사, 10월 발사하는 루시 우주선에 금속판 탑재

외계인 아닌 미래 후손에게 보내는 메시지 담아

    7월9일 소행성 탐사선 루시에 탑재된 타임캡슐 금속판. 나사 제공

1970년대에 돌아올 수 없는 태양계 여행에 나선 4대의 우주선에는 혹시 만날지도 모를 외계 지적 생명체에 보내는 인류의 메시지가 들어 있었다.

1973년 우주를 향해 출발한 파이어니어 10호와 11호엔 남자·여자의 모습과 태양계 구조를 그린 금속판이, 1977년 지구를 떠난 보이저 1호와 2호엔 115개 이미지와 다양한 자연의 소리, 다양한 시대와 문화의 음악, 한국어를 포함한 55개 언어로 된 인사말, 당시 미국 대통령 지미 카터와 유엔 사무총장 쿠르트 발트하임의 메시지를 담은 금박의 ‘골든 레코드’가 들어 있다. 파이어니어 10호와 11호는 연락이 두절된 상태이지만, 보이저 1호와 2호는 현재 태양계를 지나 성간 여행을 하고 있다.

     1973년 파이어니어 10호, 11호에 실린 금속판.

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목성 궤도 도는 트로이 소행성군 방문

미국 항공우주국(나사)이 약 반세기만에 인류의 세번째 타임캡슐을 우주로 날려 보낸다. 그런데 이번에 보내는 타임캡슐을 열어볼 대상은 외계 생명체가 아닌 미래의 인류다. 우주선의 목적지가 태양계 밖이 아니기 때문이다.

나사는 오는 10월16일 발사가 예정된 소행성 탐사선 루시에 미래의 천체고고학자들이 찾아볼 수 있는 금속판 모양의 타임캡슐을 보낸다고 밝혔다.

루시는 파이어니어나 보이저와 달리 태양계 밖으로 모험을 떠나지 않고, 목성 앞과 뒤에서 목성 궤도를 따라 태양을 돌고 있는 트로이 소행성군을 방문한다. 트로이 소행성군의 7개 천체를 탐사하는 것이 루시의 임무다. 트로이 소행성이 이 궤도를 유지하는 것은 목성과 태양의 중력이 이 지점에서 균형을 이루고 있기 때문이다. 우주에서 이런 현상이 발생하는 위치를 ‘라그랑주 점’이라고 부른다. 루시는 트로이 소행성군에 가는 도중 목성과 화성 사이의 소행성대에 있는 소행성 1개를 먼저 탐사한다.

    1977년 보이저 1호와 2호에 실린 골든 레코드.

루시란 이름은 비틀스의 노래 (1967))에서 따온 것으로, 1974년 에티오피아에서 발견된 320만년 전 ‘인류의 조상’ 오스트랄로피테쿠스 아파렌시스 화석의 애칭이기도 하다. 나사는 “루시라는 이름에는 루시 화석이 인간 진화를 이해하는 데 도움이 되었던 것처럼 루시 우주선이 태양계 진화에 대해 뭔가를 알려줄 것이라는 희망이 담겨 있다”고 밝혔다.

나사는 검은색 탄소 화합물이 주성분인 이 소행성들은 수십억년 전 태양계를 형성한 물질들의 잔해물로, 태양계의 초기 역사와 지구 유기 물질의 기원을 파악하는 데 중요한 단서를 갖고 있을 것으로 기대하고 있다.

    목성 궤도의 소행성에 다가가는 루시 우주선 상상도. 나사 제공

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임무 끝난 뒤 수십만년 동안 우주 여행 계속

루시의 탐사 임무는 2033년에 끝날 예정이다. 하지만 그 이후에도 트로이 소행성과 지구의 궤도 사이를 적어도 수십만년 동안 계속 여행할 것이라고 나사는 설명한다. 그 경우 미래의 인류가 태양계 천체 사이를 떠도는 루시를 발견할 가능성이 있다. 나사가 루시에 네모판 형태의 타임캡슐을 실어 보내는 이유가 여기에 있다. 나사는 지난 9일 루시 탐사선 제작업체인 콜로라도 리틀턴의 록히드마틴 스페이스에서 이 금속판을 우주선에 설치하는 작업을 마쳤다.

타임캡슐에는 우주 속에서의 지구와 인간의 상태에 대해 진지하게 생각해줄 것을 바라는 저명 인사들의 메시지가 들어 있다. 나사는 이들로부터 먼 미래에 이 명판을 읽을 후손들에게 줄 조언의 말, 지혜의 말, 기쁨의 말, 영감의 말을 직접 받거나 기존의 발언 가운데 일부를 인용했다.

우주 타임캡슐에 메시지를 전하는 사람들은 인권운동가 마틴 루터 킹 목사, 노벨 문학상 수상자 오르한 파무크와 루이스 글뤼크, 조 바이든 미국 대통령 취임식에서 시를 낭송한 어맨다 고먼, 미국 원주민 출신 시인 조이 하조, 과학자 알베르트 아인슈타인과 칼 세이건, 비틀스 멤버 4인 전원과 그룹 퀸의 기타리스트이자 천문학자 브라이언 메이 등 19명이다. 금속판에는 또 루시 발사 예정일의 태양계 천체들의 위치를 표시하는 그림, 루시 탐사선의 예정된 이동 궤적도 표시돼 있다.

    소행성 탐사선 루시의 이동 궤적(녹색선). 나사 제공

나사는 먼 미래의 후손들이, 인류가 태양계를 탐험하기 위해 첫걸음을 내디뎠던 초기의 유물로 이 우주선을 회수할 수 있기를 바라는 마음에서 타임캡슐을 실어 보낸다고 밝혔다.

타임캡슐에 적힌 문구 중 과학저술가 데이바 소벨(Dava Sobel)의 인용문이 후손들에게 루시의 임무를 설명해주고 있다.

“우리, 호기심 많은 지구인들은 태양계에서 가장 큰 행성 주위를 도는 원시의 작은 천체를 탐험하기 위해 이 로봇 우주선을 보냈습니다. 우리는 증거가 허용하는 한 가장 멀리까지 우리의 기원을 추적하려고 했습니다. 우리는 오랜 과거를 바라볼 때도, 여러분이 우리 과학의 이 유물을 수거할 날을 미리 생각했습니다.”

루시는 저비용 태양계 탐사 프로젝트인 나사의 디스커버리 프로그램의 13번째 임무다.   곽노필 기자