[비센의 재미있는 과학 이야기] 로제타 프로젝트
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작성자 석준영 쪽지보내기 메일보내기 홈페이지 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일14-11-27 17:48 조회1,821회 댓글0건관련링크
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석준영 비센학원장우주 탄생의 비밀 풀어 줄 역사적인 로제타 프로젝트에 인류 관심 집중
지난 11월 12일 오전 (그리니츠 표준시 기준), 독일의 다름슈타트에 있는 유럽우주국(ESA) 관제센터와 전세계의 로제타 프로젝트 관련 과학자들은 숨을 죽인 채 지구로부터 수억 킬로미터 밖에서 빛의 속도로 40분 이상을 날아온 신호들을 주목하기 시작했습니다.
바로 10년전 혜성 추적탐사라는 공상과학영화 속 이야기 같은 프로젝트를 위해 발사된 혜성 탐사선 ‘로제타(Rosetta)’로부터 혜성 착륙 탐사로봇인 필레(Philae)가 분리되어 목표 혜성인 ‘67P/추류모프-게라시멘코 (67P/C-G)’ 표면으로 하강작업이 시작되었기 때문입니다.
하루 전인 11일 밤, 필레에 장착되어 있는 추진 엔진에 이상이 있다는 것이 발견되었고, 또 중력이 약한 혜성에 로봇을 고정시키기 위한 네 개의 작살 중 하나에도 이상이 발견되었기에 더욱 더 조심스럽고 긴장되는 시점이었습니다. 우리가 공중에서 물체를 떨어뜨리듯이 짧은 시간에 끝낼 수 있는 작업이라면 금방 그 긴장상태에서 벗어날 수 있겠지만, 워낙에 중력이 약한 혜성에 실수 없이 하강을 시키기 위한 작업은 극도의 집중상태에서 매우 느리게 진행되었습니다.
장장 7시간여의 극도로 긴장된 하강 작업 결과, 12일 오후, 드디어 유럽우주국 비행담당 국장인 안드레아 아코마조가 공식적으로 필레가 67P/C-G 혜성표면에 착륙했다는 것을 확인 발표하였습니다. 지난 10년간의 기나긴 우주 여행 끝에 혜성의 표면으로부터 직접적으로 처음 데이터를 받은 이 역사적인 프로젝트 성공에 현재 전 세계의 관련 과학자들은 흥분을 감추지 못하고 있습니다.
혜성이 간직하고 있는 오랜 태양계의 비밀을 풀어내기 위한 로제타 프로젝트는 20여년전부터 구상되고 설계되어, 바로 10년 전인 2004년 3월, 남미에 위치한 프랑스령의 기아나 코우로우 유럽우주국 발사센터에서 로제타 탐사선을 탑재한 아리안 5호 무인로켓이 우주로 발사되며 시작되었습니다.
이때부터 탐사선은 2011년까지 태양계의 행성들과 함께 태양주변을 네번이나 돌면서 궤도를 이동하여 혜성을 쫓아가기 위해 궤도 위치를 이동해 갔습니다.
우주 탐사를 위해 발사된 탐사선들은 태양열전지를 이용해서 제한된 축적 에너지만을 사용할 수 있기 때문에 궤도이동을 위해서 많은 양의 에너지를 소모할 수 없습니다. 그래서 행성들의 중력을 이용해서 속력을 높이고, 궤도 반지름을 증가 시키면서 위치를 이동하는 방법을 쓰는데, 이를 ‘새총효과(slingshot effect)’에 의한 궤도이동이라고 합니다.
이를 쉽게 설명드리자면, 놀이터에 있는 빙글빙글 돌아가는 놀이기구에 타고 있는 상태에서 돌아가는 방향쪽으로 공을 던지면, 회전 속도가 더해져 더 멀리 공을 던질 수 있듯이, 우주 탐사선이 태양 주위를 돌고 있는 행성 근처에 같은 방향으로 움직이면서 행성중력에 의해 다가가면 중력에 의해 속도를 증가시켜 더 먼 곳으로 나아갈 수 있게 되는 것입니다.
로제타 혜성 탐사선은 바로 이 원리를 이용하여 지구의 중력에 의해 세차례, 그리고 목성의 중력에 의해서 한차례 가속되어 혜성을 추적하기 위한 궤도로 접근할 수 있었습니다. 이렇게 약 7년의 시간동안 기나긴 여정끝에 목표혜성 추적 가능 궤도로 진입한 로제타는 2011년 6월부터 혜성을 만날 때까지 긴 잠복기에 접어들게 됩니다.
이는 앞서 말씀드린대로 탐사선은 충분한 에너지를 갖고 있지 못하고, 혜성을 만났을 때 해야하는 여러가지 작업을 대비해서 그때까지는 최소한의 에너지만을 사용하고 지상과의 교신조차 끊어버린채 에너지를 축적하며 조금씩 혜성과 가까워지기만을 기다리는 시기로, 이 시기를 우주동면 상태라고 합니다. 이렇게 지구 관제센터와 교신마저 끊고 우주동면에 들어갔던 로제타는 동면에 들어간지 957일만인 올해 1월 20일에 긴 침묵을 깨고 지구 관제센터에 재가동후 첫신호를 예정대로 보내주었습니다.
먼 우주에서 동면 상태로 거의 3년을 보낸 로제타가 아무 문제 없이 재가동 신호를 보냈을 때 관제센터의 과학자들은 이번 착륙작업이 성공했을 때와 마찬가지로, 아니 어쩌면 더 열렬하게, 환호성과 함께 서로 얼싸안고 눈물을 흘렸었습니다. 900여일간 잃어버린 저 먼 우주 바깥의 탐사선으로부터 ‘살아있다’라는 신호를 다시 받았을 때 그들의 기쁨은 가히 상상되지 않을 정도일 것입니다.
이때부터 약 10개월간 로제타는 조금씩 가까워지는 혜성의 모습을 장착된 카메라로 찍어 우리에게 보내주었고, 착륙사진이 아님에도 그 동안 모르고 있던 혜성의 근접사진들로 천문과학자들은 흥분된 나날을 보낼 수 있었습니다.
이제 탐사로봇인 필레가 혜성의 표면에 착륙을 성공하였으므로, 로제타 프로젝트는 앞으로 길게는 약 1년간 최초로 혜성의 구성물질을 분석할 수 있게 되었고 이로써 태양계의 숨은 비밀을 풀 수 있는 중요한 열쇠가 될 것으로 과학자들은 기대하고 있습니다. 그럼, 어떻게 혜성으로부터 태양계의 비밀을 알 수 있고, 또 어떤 것들을 알아낼 수 있을까요?
현재까지의 천체 물리학에 따르면 약 45억년전, 태양계가 형성되던 시기에 여러가지 이유로 지금의 태양의 중심부 중력에 의해 끌려간 물질들이 덩어리를 이루어 태양이 되었고, 그 불안한 태양’덩어리’에서 떨어져 나온 잔여물들에 의해 만들어진 것들이 태양에서 상대적으로 가까운 행성들, 즉 수성, 금성, 지구, 그리고 화성이라고 합니다. 또한 상대적으로 태양에서 너무 먼 거리에 있어서 중심부의 태양으로 끌려오지 못하고 바깥쪽에서 스스로 뭉쳐서 만들어진 행성들이 목성을 포함하여 바깥쪽에 위치한 행성들이라고 믿어져 왔습니다. 이때 태양계 내에는 태양이나 행성들에 끌려오지 못한 많은 잔여물들이 작은 소행성들과 같이 남아있는데, 혜성도 그 중에 하나라고 볼 수 있습니다.
이 중, 지구를 포함한 행성들과 또 행성들과 함께 태양 주변을 돌고 있는 소행성 등은 지각 변동이나 여러가지 충돌에 의해 변형되어 생성당시와는 다른 모습을 하고 있는 반면, 상대적으로 작고 태양계 바깥쪽으로 나갔다가 주기적으로 태양을 끼고서 타원궤도를 돌고 있는 혜성들은 태양계 발생 초기로부터 커다란 변화없이 생성 당시의 물질들을 그대로 간직하고 있다고 믿어지고 있습니다.
그러기에 우리가 혜성의 물질들을 관측할 수 있다면 45억년 태양계가 형성되었던 당시의 물질들에 대해서 알 수 있을 것이라는 것이 과학자들의 보편적인 믿음입니다. 또한 혜성은 많은 부분이 얼음과 같은 물질로 이루어져 있기 때문에, 이들이 지구의 물과 생명체의 기원으로 추측되기도 합니다.
만약 이번 혜성탐사에서 물과 함께 그 내부에 박테리아와 같은 생명체의 흔적을 찾을 수 있다면 이는 지구의 생명체가 초기 지구에 충돌한 혜성으로부터 기원한다는 학설에 엄청난 힘을 실어주게 될 수도 있을 것입니다.
로제타라는 이름은 그리스어를 바탕으로 고대 상형문자들을 해독하는 열쇠가 되었던 고대 이집트의 로제타 스톤에서 가져온 것이라고 합니다. 그 이름에 걸맞게 이번 로제타 혜성 탐사가 45억년간 베일에 가려졌던 태양계의 기원과 혹 어쩌면 생명체와 물의 기원까지도 밝혀 낼 열쇠가 될 수 있을지 귀추가 주목됩니다.
석준영 비센학원장
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