오로라 관측, 민간 우주비행사 4명이 극지 궤도에서 기록한 첫 실험

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지난달 31일에 발사된 스페이스X의 Fram2 임무가 현재 극지 궤도를 따라 비행 중이다. 이 궤도에 탑승한 민간 우주비행사들은 남극과 북극 상공을 오가며 고위도 대기에서 발생하는 오로라를 관측하고, 고해상도 영상으로 기록하고 있다. 위성 관측으로는 포착하기 어려운 세부 구조와 변화 양상을 사람이 직접 조작하는 장비로 실시간 수집하는 실험이다. 이번 임무는 지상의 시민 관측자들과도 연계된 동시 관측 실험으로, 오로라 연구 방식의 확장을 시도하고 있다.

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오로라 구조, 위성으로는 볼 수 없던 세부 포착

오로라는 태양에서 방출된 고에너지 입자가 지구 자기장과 상호작용하며 대기 상층에서 형성되는 광학 현상이다. 극지방 상공에서 주로 발생하며, 자외선부터 가시광선까지 다양한 파장에서 관측된다. 기존 위성 관측은 대부분 자외선 센서를 이용해 오로라의 전체 구조를 한눈에 포착하는 데 초점을 맞추지만, 고해상도 관측에는 한계가 있다. 형상의 세밀한 변화, 파장의 겹침, 시간에 따라 급격히 변하는 흐름 같은 미세 현상은 위성으로는 충분히 추적하기 어렵다.

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Fram2는 이 한계를 직접 보완하는 방식으로 설계되었다. 우주비행사 야니케 미켈센은 극지 궤도를 따라 비행하며, 창밖에 나타나는 오로라를 고해상도 컬러 카메라로 촬영한다. 자동화된 위성 시스템이 아닌, 사람이 직접 조작하는 장비를 통해 초점, 노출, 각도 등을 상황에 따라 조정하며 관측에 반응한다.

 

 

변화가 예측되는 위치에서는 촬영 각도를 미리 조정하고, 예상치 못한 변화에는 즉시 대응할 수 있다. 이 방식은 오로라의 고도별 구조, 밝기 분포, 시간 변화 양상을 훨씬 더 입체적이고 정밀하게 기록할 수 있는 관측 환경을 제공한다.

 

 

 

STEVE(강한 열 방출 속도 증가 현상)가 캐나다 앨버타 남부의 한 주택 위 밤하늘에 나타난 모습 [사진=Alan Dyer/ Stocktrek Images / Alamy Stock Photo]

 

 

오로라 실시간 관측, 우주와 지상 연결한 다중 실험

이번 임무는 우주에서의 단독 관측에 그치지 않는다. Fram2의 궤도 정보는 사전에 공개됐고, 노르웨이 스발바르대학교의 우주물리학자 케이티 헐링쇼는 이 궤도를 따라 지상 관측 네트워크를 조직했다. 일반 시민과 아마추어 천문가들이 참여한 이 네트워크는 스마트폰이나 DSLR 장비로 하늘을 촬영하고, 시간과 위치 정보를 함께 기록해 업로드한다. 이 데이터는 우주에서 촬영된 영상과 결합되어 하나의 다중 관측 자료로 통합된다.

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이 구조는 동일한 오로라를 서로 다른 고도, 위치, 각도에서 관측하는 데 결정적 역할을 한다. 이를 통해 오로라의 수직 구조, 지자기와의 상호작용, 특정 파장에서의 밝기 차이 같은 복합적인 변수들을 분석할 수 있다. 특히 낮 시간대에 발생하는 오로라나, 파장 간섭 현상처럼 위성이나 지상 관측만으로는 놓치기 쉬운 현상들이 주요 분석 대상으로 포함됐다.

Fram2는 민간 우주비행이 과학 연구의 직접적인 수단으로 활용된 대표적인 사례다. 미켈센은 단순한 탑승자가 아니라, 실험 설계에 참여한 관측자이며 데이터 수집의 핵심 주체다. 우주와 지상을 연계한 다중 시점 관측 구조는 향후 고도 맞춤형 기상 분석, 극지 대기 연구, 우주환경 실시간 모니터링 등 다양한 분야로의 확장을 가능하게 한다.

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Fram2는 기존 관측 방식의 한계를 넘기 위해 궤도 설계부터 접근 방식을 바꾼 첫 시도다. 민간 우주비행사와 지상의 관측자들이 함께 구축한 이 실험은, 고위도 우주환경에 대한 입체적 이해를 가능하게 하는 새로운 기반이 된다.

 

 

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