NASA, 카시니가 끝이 아니다

과학기술

NASA, 카시니가 끝이 아니다
유로파 및 천왕성, 해왕성에도 탐사선 보내

2017.09.27 17:25 이성규 객원기자

지난 15일 토성 탐사선 카시니가 토성 대기권으로 뛰어들어 산화했다. 카시니는 13년간 토성 궤도를 돌며 수많은 사실을 알아냈다. 토성의 최대 위성 타이탄에서 액체 탄화수소로 이루어진 바다를 발견했으며, 또 다른 위성 엔셀라두스에 물이 솟구치는 간헐천이 존재한다는 사실을 처음으로 밝혔다.

카시니는 토성 대기와의 마찰로 최후를 맞는 순간까지도 대기 성분 데이터를 지구로 전송하는 미션을 수행했다. 미 항공우주국(NASA)이 카시니를 토성 대기권에서 산화시킨 이유는 카시니가 보유한 지구 미생물과 플루토늄 방사성 물질이 혹시 존재할지도 모르는 토성의 생명체에 나쁜 영향을 끼치는 것을 사전에 방지하기 위해서였다.

그러나 NASA는 여전히 또 다른 행성을 조사하는 탐사선을 보유하고 있다. 지난해 7월 목성 궤도에 안착한 주노와 2015년 7월에 명왕성 근접 비행에 성공한 뉴호라이즌스가 바로 그것이다.

목성 주위를 돌고 있는 탐사선 주노의 상상도. ⓒ NASA

갈릴레오호 이후 목성 궤도에 진입한 두 번째 탐사선인 주노에는 목성 내부 및 대기 탐사를 위한 주노캠과 전파측정기 등 9종의 장비가 장착돼 있다. 목성 주위를 37바퀴 회전할 예정인 주노는 목성 내부의 핵 존재를 밝혀 목성의 탄생 원리를 알아내는 것이 가장 중요한 임무다.

또한 주노는 목성의 대기 및 구조를 비롯해 행성의 중력, 자기장에 대한 데이터를 수집하고 있다. 주노는 2018년 7월까지 운영할 예정이지만, NASA 관계자는 그 기간을 넘어 연장된 임무를 부여할 수 있다고 밝혔다.

뉴호라이즌스, 카이퍼벨트 탐사 계획

최초로 명왕성을 자세하게 관측하는 데 성공한 뉴호라이즌스는 그동안 약 5개월간의 동면 상태에 들어가 있다가 최근 다시 활동을 개시했다. 해왕성 궤도 바깥에 위치해 단주기혜성의 기원으로 추정되는 카이퍼벨트를 탐사하기 위해서다. NASA에 의하면 뉴호라이즌스는 올해 말까지 카이퍼벨트의 방사선 환경과 가스 및 먼지 밀도 등의 상태를 조사할 계획이다.

새로운 행성 탐사선도 발사된다. NASA가 2022년에 발사할 예정인 ‘유로파 클리퍼’가 대표적이다. 19세기 대양을 항해했던 ‘범선’을 의미하는 클리퍼는 계획대로라면 2025년에 목성 주위를 도는 정찰을 수행할 수 있다.

이름은 범선이지만 클리퍼는 유로파의 궤도에 진입하지 않고 총 40~45차례 유로파를 근접 통과하는 방식으로 연구를 수행하게 된다. 목성 방사선의 영향을 고려할 때 탐사선을 유로파 궤도에 진입시키는 것보다 여러 번 근접 통과하는 방식이 더 안전하기 때문이다. 클리퍼의 주요 임무는 유로파의 표면을 덮은 얼음 아래에 존재하는 물이 생명체의 생존 조건에 적합한지를 알아내는 것이다.

NASA는 유럽우주국(ESA)과 협력해 목성 위성 탐사선 ‘주스(JUICE)’도 발사할 예정이다. 주스는 ‘JUpiter ICy moons Explorer’, 즉 목성 얼음위성 탐사선이라는 의미다. 2029년 목성에 안착할 예정인 주스는 갈릴레오 갈릴레이가 1610년에 발견한 4개 위성 중 이오만 빼고 유로파, 가니메데, 칼리스토를 모두 탐사한다.

하지만 클리퍼와 주스의 임무에는 약간 차이가 있다. 클리퍼는 유로파에 중점을 두는 반면, 주스는 목성의 갈릴레오 위성 그룹 전체가 어떻게 형성되고 진화되었는지에 대한 폭넓은 해답을 찾는다.

NASA가 유로파에 이처럼 탐사선을 연이어 보내는 이유는 유로파에는 지구보다 더 많은 양의 물을 함유한 바다가 있으며 지구처럼 뜨거운 내핵이 있어 생명체 존재 가능성이 높기 때문이다. 따라서 NASA는 유로파 클리퍼와는 별도로 유로파 지표면에 직접 착륙해 탐사하는 프로젝트까지 계획 중이다. 이를 위해 NASA는 최근 경쟁을 통해 제안을 받고 있는 것으로 알려졌다.

천왕성, 해왕성 10년 조사 계획 발표

천왕성과 해왕성에 대한 탐사도 이루어질 계획이다. 지난 6월 NASA는 2022년부터 2032년까지 천왕성과 해왕성에 대한 10년 종합 조사 계획을 발표했다. 다양한 과학 장비 및 근접 비행 등으로 구성된 이 계획에는 천왕성의 대기권 속으로 항해하는 탐사선도 포함되어 있다.

그동안 목성과 토성에 대한 탐사는 활발히 이루어졌지만, 천왕성과 해왕성은 상대적으로 탐사 자료가 빈약한 편이다. 목성과 토성은 거대 가스 행성인 반면, 천왕성과 해왕성은 거대 얼음 행성이라는 점에서 이번 탐사 계획이 특히 주목을 끌고 있다. 두 행성 모두 전체 질량의 2/3를 대양이 차지하고 있는 것으로 분석돼, 대기권 아래 거대한 바다가 존재할 것으로 예상되기 때문이다.

또한 천왕성에는 27개 위성이, 그리고 해왕성에는 14개 위성이 있는 것으로 파악됐다. 그러나 그 정확한 모습과 위성들이 어떻게 형성됐는지는 연구되지 않았다. 이 두 행성에 대한 구체적인 탐사가 이루어지면 태양계의 형성 비밀과 행성들이 어떻게 진화했는지에 대한 단서를 찾을 수 있을 것으로 예상된다.

한편, 지금까지 지구에서 가장 멀리 날아간 탐사선은 보이저 1호다. 현재 지구로부터 약 208억㎞ 떨어진 우주 공간을 초속 17㎞의 속도로 날아가고 있다. 쌍둥이 탐사선인 보이저 2호는 지구에서 약 171억㎞ 떨어진 곳을 날고 있으며, 2020년 초에는 성간공간으로 진입하게 된다.

카시니를 비롯해 주노, 뉴호라이즌스 호의 성공도 사실은 보이저 호의 활약 덕분에 가능했다. 보이저 호가 목성과 토성 등을 사전 탐사하면서 이 탐사선들이 안전하게 도착할 수 있도록 길을 열어준 것이다. 보이저 호는 지구와의 교신이 끊겨도 항해를 멈추지 않고 앞으로 10억년 이상 우리은하를 떠돌 것으로 예상된다.

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