‘보이저 1호’ 발사 36년 만에 태양계 탈출
나사 “인류 항성간 우주로 도약”
미국 항공우주국(NASA)은 12일(현지시간) 보이저 1호가 태양계를 벗어나 항성 간 공간에 진입했다고 공식 발표했다. 보이저 프로젝트 책임자인 에드 스톤 미 캘리포니아공과대(칼텍) 교수는 이날 “이는 인류가 항성 간 공간으로 역사적 도약을 한 것”이라고 밝혔다.
1977년 9월 발사된 보이저 1호는 목성, 토성과 그 위성들을 탐사하는 임무를 마치고 우주 여행을 계속해 현재 태양으로부터 190억㎞ 떨어져 있다. 서울∼부산 거리의 약 5000만배다. 보이저 1호에는 한국어를 비롯한 55개국 언어 인사말과 바흐 등 지구촌 소리를 담은 인사말이 담겨 있다.
그동안 우주항공학계 연구진 사이에는 보이저 1호가 이미 태양계를 벗어난 것으로 보인다고 해석하는 시각도 없지 않았다. 하지만 나사는 모든 데이터가 확실해질 때까지 ‘태양계 탈출’ 공식 선언을 미뤄 왔다.
보이저 1호가 벗어난 태양계는 우리 태양에서 나오는 태양풍 입자와 자기력선이 영향을 미치는 공간을 말한다. 태양부터 해양성까지 8개 행성의 공전 범위보다 훨씬 넓다. 지구∼태양 거리를 말하는 1AU(1억4960만㎞)의 30배 이상이다.
원래 태양계 탐사 목적 하에 1989년 임무를 마친 보이저 1호는 20년 넘게 지구와 교신하며 더 먼 우주로 나서고 있다.
송민섭 기자 stsong@segye.com
인류로부터 가장 멀리 날아간 물체, 보이저 1호
끝없는 우주의 심연을 향해===============================
최종편집 : 2013-09-13 16:32
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![[취재파일] 인류로부터 가장 멀리 날아간 물체, 보이저 1호 관련 이미지](http://img.sbs.co.kr/newimg/news/20130913/200689876.jpg)
보이저 1호가 지난 1977년 9월 5일 미국 케이프 커내버럴 공군기지에서 발사된 지 오늘(9월 13일)로 만 36년 하고도 8일이 지났습니다. 보이저 1호는 1979년 3월에는 목성에, 1980년 11월에는 토성에 각각 근접해 지나가면서 많은 사진을 찍어 지구로 전송했습니다. 이후로도 예상 수명을 훨씬 넘는 긴 시간 동안 수많은 관측사진과 자료를 지구로 전송해 우주의 이해를 넓히는데 크게 기여한 ‘효자 우주선’입니다.
현재 보이저 1호는 태양으로부터 약 190억km 떨어져 있습니다. 지구와 달 사이의 평균 거리인 38만km의 무려 5만 배에 이릅니다. 또 이제는 왜행성으로 격하됐지만 한때 태양계의 최외곽 행성이었던 명왕성까지의 거리 73억km보다도 2배 반 이상 더 멀리 떨어져 있는 셈입니다.
NASA는 보이저 1호가 최근 1년간 항성과 항성 사이에 존재하는 플라스마 속을 운항해 온 것으로 보인다고 설명했습니다. 사실 학계에서는 이미 몇 달 전부터 보이저 1호가 이미 태양계를 벗어난 것이 아니냐는 견해가 끊임없이 나오고 있었는데요. NASA 측은 확실한 데이터를 받을 때까지는 계속 침묵을 지키다 이번에 드디어 공식 선언을 내놓았습니다.
‘태양계 탈출 선언’이 미뤄지게 된 것은 사실 ‘태양계의 정확한 경계가 어디인가’라는 질문의 답에 아직 모호한 점이 있기 때문입니다. 태양에서는 끊임없이 높은 에너지를 띤 전하 입자, 즉 플라스마가 방출되는데 이를 태양풍이라고 부릅니다. 이 태양풍은 지구의 자기장과 부딪혀 지자기폭풍이나 극지방의 하늘을 아름답게 수놓는 오로라를 만들기도 하고, 혜성의 꼬리를 태양 반대쪽으로 길게 늘어뜨리게 만들기도 합니다. 하지만 태양에서 멀어질수록 이 태양풍의 플라스마 입자들은 우주 속의 수소나 먼지 같은 입자들, 이른바 ‘성간매질’과 부딪혀 조금씩 그 힘이 약해집니다.
아무리 강하게 쏜 화살도 끝에 가서는 힘이 약해져 종잇장 하나도 뚫지 못하는 것처럼, 태양풍도 점점 그 세기가 약해져 나중에는 성간매질을 밀어내지 못하고 느려지게 됩니다. 이 때 태양풍의 입자가 방출하는 에너지가 쌓이는 곳을 태양권계면(heliopause)이라고 합니다. 보이저 1호가 통과한 태양계의 경계가 바로 이곳입니다. 이 경계에서 은하의 성간매질의 압력과 태양풍의 압력이 평형을 이룹니다.하지만 이 태양권계면은 고정된 것이 아니라 태양의 공전이나 활동, 성간매질의 밀도에 따라 끊임없이 변합니다. 뿐만 아니라 그림에서 표시된 것과 달리 모양도 매끈하지 않고 울퉁불퉁하거나 불규칙한 것으로 알려져 있는데요. 이 때문에 구체적으로 어느 시점에서 보이저 1호가 태양권계면을 돌파해 은하 속으로 들어섰는지를 적시하기는 어렵습니다.
이제 보이저 1호는 태양 자기장의 영향으로부터 자유로워진 성간 공간에 들어섰습니다. 거의 모든 임무를 다 완수하고 무거운 짐을 훌훌 털어버렸지만, 보이저 1호는 끝없는 우주 공간을 항해하며 배터리와 통신부품이 제 기능을 다하는 날까지는 계속 관측 자료를 보내올 전망입니다. 현 위치에서 지구까지는 빛의 속도로도 17시간 이상이 걸립니다. 따라서 보이저 1호가 관측한 자료가 지구로 전송되는데도 그만큼의 시간이 걸립니다.
NASA 측은 오는 2015년에는 보이저 1호의 디지털 테이프 레코더가 작동을 중단해 초당 1.4킬로비트(kbit)만 전송할 수 있게 되고, 원자력 전지의 출력도 갈수록 떨어져 2020년쯤에는 관측 장비가 하나둘 멈춰 설 것으로 예측하고 있습니다. 이후 2025년에서 2030년 사이 쯤에는 거의 완전히 전력이 바닥나 더 이상 지구로 자료를 보낼 수 없을 것으로 예상됩니다.
그래도 보이저 1호는 계속 끝없는 우주 공간을 항해합니다. 지금과 같은 속도와 방향을 유지한다면 보이저 1호는 뱀주인자리(Ophiuchus)를 향해 나아가지만, 더 이상 어떤 별과도 마주치는 일 없이 영원한 우주의 미아가 될 것으로 보입니다. 앞으로 약 4만년 뒤에는 지구로부터 약 17.6광년 떨어진 기린자리의 항성 ‘AC+79 3888’과 1.6광년 거리까지 근접할 것으로 예상되지만, 당연히 관측을 할 수도, 또 우리가 그 자료를 볼 일도 더 이상 없겠지요.
보이저 1호=============================
 보이저 1호 | |
| 기관 | NASA |
|---|---|
| 임무 유형 | 접근 통과 |
| 발사일 | 1977년 9월 5일 |
| 발사체 | 타이탄 IIIE/센타우르 |
| 발사 장소 | 케이프커내버럴 |
| 접근 천체 | 목성, 토성 |
| 승무원 | 무인 |
| 임무 기간 | 불확실 (보이저 성간 임무 수행 중) |
| NSSDC ID | 1977-084A |
| 웹사이트 | 보이저 계획 홈페이지 |
| 중량 | 721.9kg |
| 출력 | 420W |
보이저 1호(Voyager 1)는 현재까지 작동하고 있는 NASA의 722kg 짜리 태양계 무인 탐사선이다. 보이저 계획에 따라 1977년에 발사됐으며, 1979년 3월 5일에 목성을, 그리고 1980년 11월 12일에 토성을 지나가면서 이 행성들과 그 위성들에 관한 많은 자료와 사진을 전송했다. 1989년 본래 임무를 마친 뒤에는 새로이 보이저 성간 임무(Voyager Interstellar Mission)를 수행하고 있다
보이저 1호는 인간이 만든 물체 중 지구에서 가장 멀리 떨어져 있다. 2004년 12월에 말단충격을 거치고 94 AU 지점의 태양권덮개에 도달했으며, UTC 기준으로 2006년 8월 12일 21시 13분에 100 AU 지점에 도달했다. 보이저 1호와 2호는 둘 다 세 개의 방사성동위원소 열전기 발전기(RTG)를 사용하고 있으며, 예상 수명을 훨씬 넘었으나 2030년까지는 지구와 통신할 수 있을 것으로 추측된다.
목차
구상과 발사[편집]
이 부분의 본문은 보이저 계획입니다.
보이저 1호는 원래 매리너 계획의 일부인 매리너 11호로 계획됐다. 처음부터 보이저 1호는 당시 최신 기술이던 중력 보조를 사용하도록 설계되었으며, 일명 ‘행성간 대여행’이라 불리는 행성의 배치가 행성간 탐사선의 개발에 영향을 주었다. 행성간 대여행은 연속적인 중력 보조로 한 탐사선이 궤도 수정을 위한 최소한의 연료만으로 화성 바깥쪽의 모든 행성(목성, 토성, 천왕성, 해왕성)을 탐사할 수 있는 여행을 뜻한다. 보이저 1호와 2호는 이 여행을 염두에 두고 설계됐으며, 발사 시점도 대여행이 가능하도록 맞춰졌다.
보이저 1호는 보이저 2호가 발사된 지 얼마 안 된 1977년 9월 5일에 케이프커내버럴에서 발사됐다. 보이저 2호보다 늦게 발사됐지만, 보이저 1호가 더 빠른 궤도로 움직였기 때문에 2호보다 목성과 토성을 먼저 탐사했다.
보이저 1호의 첫 번째 목표는 목성과 토성과 그들에 관련된 위성과 고리였다. 현재 미션은 헬리오스피어 탐사 및 태양풍과 성간 물질의 입자 관측이다. 2대의 보이저 탐사선은 각각 3개의 원자력 전지가 전력을 공급하고 있다. 이 발전 장치는 당초 예상했던 수명을 크게 초과하여 현재도 가동하고 있으며, 2020년 경까지는 지구와의 통신을 유지하는 데 충분한 전력을 공급할 수 있는 것으로 기대되고 있다.
목성 탐사[편집]
보이저 1호는 1979년 1월 목성 사진 촬영을 시작했다. 목성에 가장 근접한 날은 3월 5일로 목성 중심에서 349,000km 거리까지 접근했다. 근접으로 해상도 좋은 관측 데이터를 얻을 수 있기 때문에 목성의 위성과 고리, 목성계의 자장과 방사선 환경 등의 관측의 대부분은 가장 근접한 전후 48 시간 동안 진행되었다. 목성의 촬영은 4월에 종료되었다.
2대의 보이저 탐사선은 목성과 그 위성에 대한 많은 중요한 발견을 가져왔다. 그 중에서도 가장 놀라운 발견은 과거에 지상에서 관측이나 파이오니어 10호, 파이오니어 11호가 관찰하지 못했던 이오의 화산 활동 존재를 밝혔다 것이다. 아래의 사진들은 모두 보이저 1호가 촬영한 것들이다.
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위성 이오
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목성의 대기
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칼리스토의 분화구
토성 탐사[편집]
보이저 1호 목성의 중력 보조는 성공을 거두었고, 탐사선은 토성으로 향했다. 보이저 1호의 토성 저공 비행은 1980년 시도되었다. 11월 12일에 토성 표면에서 124,000km 이내까지 접근했다. 탐사선은 토성의 고리의 복잡한 구조를 밝혔고, 토성과 타이탄의 대기 조사를 했다. 이전에 발견한 타이탄에는 짙은 대기가 존재한다는 것을 알고 있었기 때문에, 제트 추진 연구소의 보이저 제어 팀은 보이저 1호의 그랜드 투어를 마치고 타이탄에 접근할 것을 결정했다. 타이탄에 접근 궤도를 타면서 보이저 1호는 또한 중력 도움을 받아 황도면에서 분리 궤도에 올랐다. 이것으로 보이저 1호의 행성 과학 미션은 종료되었다.
성간 임무[편집]
두 보이저 탐사선 모두 2025년까지는 장비를 하나라도 작동시킬 충분한 전력이 공급될 것으로 예상된다. 다음은 전력 제한으로 장비 작동이 중단되는 시점을 정리한 것이다.
| 연도 | 사건 |
|---|---|
| 2010년 | 구동 장비와 자외선 관찰의 종료 |
| 2015년까지 | 디지털 테이프 기록기의 작동 중단 (초당 1.4 킬로비트의 정보만 기록할 수 있음) |
| 2016년까지 | 자이로 동작의 종료 |
| 2020년까지 | 장비 사이에 전력 공유가 시작됨 |
| 2025년 이후 | 전력 부족으로 더 이상 어떤 장비도 구동할 수 없게 됨 |
현재 위치[편집]
2013년 1월 13일, 현재 보이저 1호는 태양권덮개 (헬리오시스)에 있으며, 성간가스의 압력에 의해 태양풍이 있는 태양권 (헬리어스피어)의 가장 바깥자리에 천천히 움직이고 있다. 지구로부터 123.665 AU(천문단위) 에 위치하고 있다.이는 태양에서의 거리 123.025 AU(천문단위) ,빛의 속도로 약 17시간 14분 정도가 소요되는 거리이다. [1]
주석[편집]
같이 보기[편집]
바깥 고리[편집]
- (영어) NASA 보이저 웹사이트
- (영어) Spacecraft escaping the Solar System - 현재 위치와 그림
| [보이기]
목성의 탐사 임무 |
|---|
| [보이기]
토성의 탐사 임무 |
|---|
창백한 푸른 점(Pale Blue Dot)은
보이저 1호가 찍은 지구의 사진을 부르는 명칭이다.================
=== 64억 킬로미터 밖에서 촬영한 지구의 사진. 태양 반사광 속에 있는, 파랑색 동그라미 속 희미한 점이 지구이다.====
=== 보이저 1호가 촬영한 태양계 사진들====
가족 사진(Family Portrait) 또는 행성 사진(Portrait of the Planets)은 1990년 2월 14일 보이저 1호가 60억 킬로미터 거리에서 촬영한, 태양계 여섯 행성들의 사진이다. 가족 사진은 60개의 낱장을 조합한 것이다. 보이저 1호는 성간 영역으로 진입하기 전 최후로 이 사진을 남겼다. 이 중 지구 부분은 '창백한 푸른 점'이라는 이름이 붙은 유명한 사진이 되었다. 보이저 계획에서 화상 팀을 맡았던 천문학자 칼 세이건은 이 사진을 찍기 위해 여러 해에 걸쳐 동료들을 설득했다.
이 사진은 지구에서 60억 킬로미터 거리에서 촬영했으며, 촬영 당시 보이저 1호는 황도면에서 32도 떨어진 위에 있었다. 태양계를 아래로 내려다 보는 각도에 있었기 때문에 태양계의 6개 행성들을 찍을 수 있었다. 보이저 2호의 경우는 황도면보다 아래쪽을 향해 진행했으며 각도도 크지 않았기 때문에, 강렬한 태양빛에 가려 행성들을 촬영하기가 곤란했다.
모자이크 사진에는 여섯 개의 행성들이 찍혀 있다. 우측에서 좌측 순으로 해왕성, 천왕성, 토성, 태양, 금성, 지구, 목성이다.
이 사진은 실제 사람의 눈으로 보이는 것과는 다르게 찍혔다. 그 이유는 최대한 정교한 촬영을 수행하기 위해, 각 천체마다 다른 노출 시간 및 다른 필터를 사용했기 때문이다. 태양의 경우 강한 빛 때문에 촬상관에 손상을 주지 않기 위해, 가장 어두운 필터를 사용했고 노출 시간도 짧게 했다. 사진들 대부분은 와이드 앵글이었지만 태양 근처 행성들의 경우 좁은 앵글로 찍었다.
촬영[편집]
이 사진은 1990년 2월 14일 보이저 1호가 촬영했다. 이 사진에서 지구의 크기는 0.12화소에 불과하며, 작은 점으로 보인다. 촬영 당시 보이저 1호는 태양 공전면에서 32도 위를 지나가고 있었으며, 지구와의 거리는 64억 킬로미터였다. 태양이 시야에서 매우 가까운 곳에 있었기 때문에 좁은 앵글로 촬영했다. 사진에서 지구 위를 지나가는 광선은 실제 태양광이 아니라 보이저 1호의 카메라에 태양빛이 반사되어 생긴 것으로, 우연한 효과에 불과하다.
촬영 의도[편집]
같은 제목의 책 《창백한 푸른 점》은 저자 칼 세이건이 이 사진을 보고 감명을 받아 저술한 것이다. 이 사진은 칼 세이건의 의도에서 촬영된 것이었다. 세이건은 자신의 저서에서, "지구는 광활한 우주에 떠 있는 보잘것없는 존재에 불과함을 사람들에게 가르쳐 주고 싶었다" 라고 밝혔다. 이런 의도로 그는 보이저 1호의 카메라를 지구 쪽으로 돌릴 것을 지시했다. 많은 반대가 있었으나, 결국 지구를 포함한 6개 행성들을 찍을 수 있었고 이 사진들은 '가족 사진'으로 이름붙여졌다. 다만 수성은 너무 밝은 태양빛에 묻혀 버렸고, 화성은 카메라에 반사된 태양광 때문에 촬영할 수 없었다. 지구 사진은 이들 중 하나이다.
칼 세이건은 《창백한 푸른 점》에서 사진에 대한 소감을 다음과 같이 기록했다.
| “ | 여기 있다. 여기가 우리의 고향이다. 이곳이 우리다. 우리가 사랑하는 모든 이들, 우리가 알고 있는 모든 사람들, 당신이 들어 봤을 모든 사람들, 예전에 있었던 모든 사람들이 이곳에서 삶을 누렸다. 우리의 모든 즐거움과 고통들, 확신에 찬 수많은 종교, 이데올로기들, 경제 독트린들, 모든 사냥꾼과 약탈자, 모든 영웅과 비겁자, 문명의 창조자와 파괴자, 왕과 농부, 사랑에 빠진 젊은 연인들, 모든 아버지와 어머니들, 희망에 찬 아이들, 발명가와 탐험가, 모든 도덕 교사들, 모든 타락한 정치인들, 모든 슈퍼스타, 모든 최고 지도자들, 인간역사 속의 모든 성인과 죄인들이 여기 태양 빛 속에 부유하는 먼지의 티끌 위에서 살았던 것이다. 지구는 우주라는 광활한 곳에 있는 너무나 작은 무대이다. 승리와 영광이란 이름 아래, 이 작은 점의 극히 일부를 차지하려고 했던 역사 속의 수많은 정복자들이 보여준 피의 역사를 생각해 보라. 이 작은 점의 한 모서리에 살던 사람들이, 거의 구분할 수 없는 다른 모서리에 살던 사람들에게 보여주었던 잔혹함을 생각해 보라. 서로를 얼마나 자주 오해했는지, 서로를 죽이려고 얼마나 애를 써왔는지, 그 증오는 얼마나 깊었는지 모두 생각해 보라. 이 작은 점을 본다면 우리가 우주의 선택된 곳에 있다고 주장하는 자들을 의심할 수밖에 없다. 우리가 사는 이곳은 암흑 속 외로운 얼룩일 뿐이다. 이 광활한 어둠 속의 다른 어딘 가에 우리를 구해줄 무언가가 과연 있을까. 사진을 보고도 그런 생각이 들까? 우리의 작은 세계를 찍은 이 사진보다, 우리의 오만함을 쉽게 보여주는 것이 존재할까? 이 창백한 푸른 점보다, 우리가 아는 유일한 고향을 소중하게 다루고, 서로를 따뜻하게 대해야 한다는 책임을 적나라하게 보여주는 것이 있을까? |
” |
2006년 앨 고어의 다큐멘터리 영화 《불편한 진실》의 마지막 부분에 이 사진이 삽입되었다. 사진과 함께 "여기가 우리의 고향이다"라는 칼 세이건의 말을 인용했다. 고어는 지구 온난화를 멈추게 해야 한다는 취지에서 이 사진을 사용했다.
읽어보기[편집]
참고 문헌[편집]
- 창백한 푸른 점 - 칼 세이건 저, 현정준 역, 사이언스북스
- 포토조선 : “우리는 얼마나 작은 존재인가” 60억 km 밖에서 본 모래알 지구
- 번역 참고 : 키치의 세계를 향한 모순 비행일지 - 창백한 푸른 점
- The Planetary Society : Pale Blue Dot
- NASA visible earth : Solar System Portrait - Views of 6 Planets
- The Planetary Society : An Excerpt from A Pale Blue Dot
- Sky Image Lab astrophoto : Pale Blue Dot Photo Voyager 1 Poster
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