The Science Times

우주에서 가장 극단적인 에너지 환경에서 나오는 감마선은 감마선을 방출하는 천체 주변의 공간은 물론이며 은하가 진화하는 방식에 큰 영향을 미치게 된다. Cos-B는 유럽 우주국의 첫번째 위성이었으며 유럽이 쏘아올린 첫번째 감마선 관측 위성이기도 하다.

외계행성 - 성진학(asteroseismology) 투트랙 연구를 진행했던 CoRoT 미션은 지구와 닮은 암석형 행성을 찾기 위한 미션이다. 유럽 우주국과 프랑스 우주국이 합작하여 진행한 CoRoT 미션은 성공적인 관측으로 후속 연구에 여러가지 과제를 가져다 주었다.

2020년 5월 유럽 우주국은 2031 ~ 2032년에 발사될 것으로 예상하는 11번째 지구 탐험가 임무에 관한 제안서를 받기 시작했으며 총 15개의 임무가 제출되었다. 유럽 우주국의 지구 관측 자문위원회(ESA’s Advisory Committee for Earth Observation)은 깊이 있는 자체 조사를 거친 후 Cairt, Nitrosat, Seastar 및 Wivern등의 총 4개의 새로운 임무들이 최종 임무에 포함되어야 한다고 권고했으며 유럽 우주국이 이를 수락함으로써 이들의 본격적인 경쟁이 시작되었다. 이중 첫 번째로 후보에 포함된 Cairt (changing-atmosphere infrared tomography: 대기 변화에 관한 적외선 단층 촬영) 임무는 약 5 ~ 120km의 고도 높이에서 기후 변화, 대기 화학 그리고 역학 등의 관계를 밝히며 이를 이해하기 위한 미션이다. 기존의 위성에서는 불가능했던 대기 순환, 대기 구성 그리고 지역의 기후 변화 등을 한꺼번에 관측하는 데에 초점을 맞추고 있으며 위 임무는 우주에서 첫 번째로 푸리에 변환 적외선 촬영을 이용하는 limb-sounder가 될 것이다.

해류(Ocean current)란 바닷물의 일정한 흐름을 말하는데 일반적으로 작용 기작에 따라서 표층 해류와 심층 해류로 나뉜다. 둘의 가장 큰 차이점이라면 외력이 개입 여부다. 표층 해류는 무역풍이나 편서풍 같은 바람이 만들어 내는 수압 차로 인한 해수의 쏠림 현상과 전향력의 발생이 주된 원인인 반면 심층 해류는 온도나 염분에 따라 변하는 밀도가 유발하는 압력 차로 인해서 움직인다. 밀도 차이는 크게 계절이나 장소 그리고 위도 등에 따라서 크게 달라지기 때문에 굳이 외력이 없어도 바닷물이 스스로 흐를 수 있다. 우리가 해류에 관해서 더 자세히 알아야 하는 이유는 바로 해류가 지구 환경에 끼치는 다양하게 영향을 끼치기 때문이다. 보다 구체적으로 해류 순환은 에너지 전달, 물질 전달 및 기후 변화 등을 통해서 전 지구적으로 퍼져있는 에너지의 불균형을 해소한다.

FLEX 임무는 식생 건강 및 식물의 상태에 대한 이해를 높이는 동시에 관련 사회 문제를 해결하는 현재 가장 혁신적인 미션 중 하나이기에 큰 기대를 모으고 있다. 식물의 실제 광합성 효율을 알 수 있다면 식물이 얼마나 건강한지, 식물이 받는 스트레스는 어떠한지 알 수 있으며 이는 더 나아가 지구의 탄소 순환에 대한 더 나은 이해도를 가져다줄 수 있다. 예를 들어서, 형광은 대기 중 배출되는 이산화탄소를 토양의 탄산염/유기물 등의 담체에 고정하여 지하나 지상에 저장하는 과정인 탄소 격리(Carbon sequestration)와 밀접한 관계가 있다. 또한 식물 형광량 글로벌 지도를 통해서 인류는 농업 관리를 효율적으로 할 수 있으며 식량 안보에도 도움을 줄 수 있다. 따라서 위 미션은 단순히 학문적인 의미만 포함하는 미션이 아니다. 지구 시스템 역학에 대한 이해를 향상시켜주는 생물학적 지표 미션인 동시에 세계 인구에 대한 식량 생산 및 수요에도 관련이 있는 범지구적인 미션이라고 할 수 있다.

SWARM 미션은 유럽 우주국의 Living Planet Programme 중 유일한 지구 자기장 관련 미션으로 지구 내부에 관한 통찰력의 제공을 목적으로 시작되었다. 구체적으로는 지구 내부의 역학 및 내부와 맨틀의 상호작용, 암석권의 자기와 지질학적인 정보, 맨틀의 3차원정인 전기 전도도의 매핑, 그리고 해양 순환과 관련된 자기의 변화 및 특징에 관해서 연구하고자 한다. 우리는 지구 자기장에 감사해야 한다. 지구 자기장은 우주에서 끊임없이 날아오는 방사선과 입자 등을 보호해주는 강력한 방패 역할을 할 뿐 아니라, 최소 30억여 년 전부터 지구의 생명체를 지켜온 고마운 존재이다. 강한 자기장의 존재는 초기 지구의 물과 대기를 보호할 수 있었고 태양으로부터 오는 고에너지 복사를 막아 주었기에 생명체 탄생에 더없이 적합한 조건을 제공해주었다.

지구의 극지방 만년설을 자세히 연구하기 위해서 유럽 우주국이 나섰다. CryoSat-2 미션은 극지방 얼음의 범위와 두께의 변화를 약 1.3cm의 해상도로 모니터링하는 임무이며 이는 궁극적으로 지구 온난화와 해수면 상승에 관한 정보를 얻기 위한 미션이다. 1990년대 말 이미 지구온난화는 지구를 연구하는 과학자들에게 큰 화두였다. 이러한 이유로 1998년 7월 이미 유럽 우주국의 Living Planet programme의 일환으로 고도계 위성 (altimetry satellite) CryoSat (후에CryoSat-1로 명명 변경)의 제안서가 제출되었다. 1999년, 위 미션에 관한 유럽 우주국의 타당성 연구를 성공적으로 통과하였고 임무가 최종 승인되었다. 위성의 제조는 2001년에 시작되었으며 2002년 EADS Astrium과 탐사선의 제조, 조립, 건설에 관한 계약을 마쳤다. 2004년, 지구 저궤도에서 작동하도록 설계된 위성의 모든 제조와 조립이 완료되었다.

염분은 1kg의 물속에 녹아있는 염의 양 (염의 단위는 g)을 나타내며, 수온과 함께 해수의 밀도를 결정한다. 따라서 염분은 해양의 열염순환에서 가장 중요한 요소 중 하나이다. 참고로 담수(혹은 민물)는 염분이 거의 없어서 짜지 않은 물을 가리킨다. 따라서 염분은 해수를 담수와 구분해주는 성분 중 하나이기도 하다. 해양의 염분은 대체로 강수량, 담수의 유입 정도, 빙산이나 빙하의 융해 등에 의해서 낮아진다. 반대로 증발 현상은 해양의 염분을 올려주는 현상 중 하나이다.

FORUM은 더 짧은 파장의 에너지를 측정하는 다른 장비인 IASI-NG와 함께 대략 7km/s 느린 속도로 ‘느슨한’ 형태의 비행을 함께 하며 지구 온난화 현상에 관해서 자세한 연구를 시행할 유럽 우주국의 위성이다. 태양에서 방출되어 지구에 도달하는 빛 에너지는 먼저 지구의 대기층을 통과하게 된다. 일부는 대기에 반사되어 다시 우주로 방출되며 일부는 대기에 직접 흡수된다. 대기와의 상호작용으로 인해서 대략 절반 정도의 햇빛이 지표에 도달하게 되는데 이들 중 대부분은 가시광선 파장의 빛이다. 이들은 파장이 더욱 긴 적외선으로 바뀌고 지구 복사열의 형태로 다시 바깥으로 방출된다. 하지만 이들의 일부분은 수증기, 이산화탄소, 메테인, 오존 등의 온실기체들에 흡수되어 다시 지표로 돌아가게 된다. 이러한 반복 작용들은 지구를 데우는 효과를 일으키는데 이를 온실효과(Greenhouse effect)라고 부른다. 즉, 온실가스들이 일으키는 효과들로 인하여 우주로 다시 나가야 할 열들이 우주로 나가지 못하고 지구에 계속 머무르게 된다.

BIOMASS 미션은 우리 지구의 현재 숲 상태를 비롯해서 숲이 어떻게 변화하고 있는지에 관한 여러 정보를 전달해줄 전망이며 숲이 탄소 순환에 어떠한 역할을 하는지에 관해서 자세히 파헤칠 계획이다. 보다 세부적으로 산림 바이오매스의 정확한 측정을 통해서 지상의 탄소 저장량과 플럭스를 평가함으로써 지구의 탄소 순환을 더 잘 이해하고자 한다. P대역 파장을 이용함으로써 지상의 측정 기술로는 얻을 수 없는 열대, 온대 그리고 아한대 산림 바이오매스의 정확도를 한층 더 높일 전망이다. 위성은 대략 200m 높이의 정확도(해상도)로 산림 바이오매스를 측정하며 50m 해상도로 벌목이나 화산피해로 인한 산림 교란 등을 측정하게 된다.