가장 멀리 우주로 나간 우주탐사선 보이저 1,2호의 위대한 기록들

SCIENCE WAVE

 

 

48년 전에 떠난 보이저 탐사선 지금도 정보를 지구로 송신 !

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거의 반세기 전인 1977년 NASA는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 역사상 처음으로 연달아 방문하여 그 행성들의 모습과 환경에 대한 정보를 지구로 전송하도록 설계한 소형 승용차 크기의 우주탐사선 보이저 1호(Voyager 1)와 보이저 2호를 연달아 발사했다. 계획에 의하면 두 탐사선은 5년간의 탐사 여행으로 1차적인 계획을 마치도록 되어 있었다. 그러나 두 탐사선은 반세기가 지난 지금도 탐사활동을 계속하면서 정보를 보내오고 있다.

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과학자들은 두 탐사선이 외행성(지구 바깥의 행성들) 4개를 탐사한 뒤 태양계를 벗어나 계속하여 머나먼 우주로 비행하게 될 것을 대비하여, 언젠가 미지의 외계 지능생명체를 만나게 되기를 바라면서, 지구의 위치와 지구인의 모습 및 문명의 정도를 짐작할 수 있는 그림과 글이 새겨진 금으로 만든 판(골든디스크)까지 선체에 실어서 보냈다.

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반세기 전이라면 과학기술이 지금보다 많이 부족한 때였다. 그러나 두 탐사선은 성공적으로 외행성 탐사를 마친 후 2025년 1월 지금도 우주의 정보를 알려주면서 더 먼 우주를 향해 항진하고 있다. 지구로부터 해왕성까지의 평균 거리는 약 45억km(30AU)이다. 2025년 1월 현재 보이저 1호는 240억km나 멀리 가 있고, 1972년에 떠난 보이저 2호는 192억km 떨어진 곳에서 끝없는 우주를 향해 항진하고 있다.

 

 

보이저 탐사선을 발사하던 당시, NASA는 2호를 먼저(1977년 8월 20일) 보내고 1호는 1977년 9월 5일에 발사했다. 그 이유는 1호의 항행 궤도가 2호보다 먼저 목성과 토성에 접근하게 되어 있었기 때문이다.

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보이저 우주선의 위대한 중요 업적들

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1. 보이저 1,2호가 목성을 탐사한 1979년 이전까지는 목성에 4개의 위성(달별)만 지상에서 관찰할 수 있었다. 그러나 보이저는 목성에 95개의 달이 있는 것을 처음으로 알려 주었으며, 목성의 성분과 자기장, 형태 등에 대한 새로운 정보를 밝혀주었다. 또한 토성에 접근한 보이저는 토성에 146개의 달이 있는 것을 확인해 주었다.

 

 

 

2. 보이저 1호는 1990년 2월, 지구로부터 가장 원거리에서 지구를 촬영한 영상을 보내주었다. 이때 수신한 지구의 모습은 희미한 푸른 점이었다.

 

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3. 보이저가 발견하기 이전까지 과학자들은 목성이나 토성의 위성도 지구의 달처럼 조용할 것이라고 생각했다. 그러나 목성의 달 이오(Io) 곁을 지나가면서 본 모습에서는 화산이 활동하고 있는 것이 발견되었으며, 이오에서 발생한 고압의 전류가 목성의 대기에 번개를 만드는 것도 보았다.

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4. 보이저는 목성에도 토성처럼 테가 있는 것을 처음으로 발견했다. 이어서 보이저는 토성, 천왕성, 해왕성에서도 테를 관측했다. 1989년 8월에는 해왕성에 2개의 테가 있는 것을 보여주었다.

 

 

 

보이저 2호가 찍은 목성의 테가 왼쪽에 2개의 황색 선으로 보인다.

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보이저 1,2호는 처음으로 목성의 테가 여러 겹으로 이루어진 것을 발견했다. 보이저가 토성의 테를 지나갈 때 테의 입자들이 탐사선에 충돌했으나 아무런 상처를 주지 않았다. 이 사진은 보이저 2호가 96초 동안 노출하여 찍은 모습이다.

 

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5. 목성의 대기층에서 번개가 치는 것을 처음 발견

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6. 목성의 거대한 적점이 맹렬하게 활동하는 모습과 해왕성의 표면에 있는 폭풍이 만든 검은 점을 확인했다(1989년 8월). 해왕성에서는 그 표면에 시속 2,400km의 광풍이 불고 있는 것을 관측했다. 태양의 에너지가 극히 적게 미치는 해왕성의 표면에 강풍이 일어나는 원인은 아직 불확실하다.

 

 

 

보이저 1호가 1979년에 촬영한 가스 덩어리 목성의 표면 형태이다.

 

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7. 보이저는 목성의 위성 유로파(Europa)와 토성의 위성 엔셀라두스(Enceladus)의 표면에 얼음의 바다가 있는 것을 처음 발견했다. 직경 500km인 엔셀라두스가 얼음으로 뒤덮인 사실을 알게 된 NASA에서는 이 위성을 정밀관측할 목적으로 훗날 ‘카시니’ 탐사선을 토성에 보냈다. 2017년 엔셀라두스에 접근한 카시니 탐사선은 엔셀라두스의 표면에서 뜨거운 열기가 분출하는 곳을 발견했다. 초속 400m 속도로 가스가 터져나오는 그 구멍은 지구의 심해저에서 볼 수 있는 열수공과 비슷하며, 따라서 이곳에는 박테리아와 같은 생명체가 존재할 가능성이 있다는 생각을 하게 되었다.

 

 

 

보이저 1,2호가 1979년 7월에 확인한 얼음으로 덮인 목성의 위성 유로파(직경 약 1,560km)의 모습이다. 유로파는 지구에서 관측이 가능한 4개의 목성 위성 중 가장 작다. 매끈한 표면에 거미줄처럼 그려진 검은 선은 녹은 얼음이 흘렀던 흔적일 가능성이 있다고 생각하고 있다. 내부는 규소가 주성분이라 한다,

 

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8. 보이저 2호는 1989년에 해왕성의 위성인 트리톤(Triton)을 탐사했다. 이때 이 위성의 표면에 가이저(geyser)라 불리는 분출공이 다수 있는 것을 발견했으며, 가이저에서는 고압의 가스가 공중으로 8km 높이까지 솟아오르는 것이 관측되었다. 당시 이 모습을 지켜보던 NASA의 과학자들은 밤을 지새우며 며칠 동안 자리를 지켰다고 한다. 가이저는 미국 엘로스톤 국립공원에서 볼 수 있다.

 

 

 

해왕성은 지구로부터 45억km 거리에 있으며, 수소와 헬륨으로 이루어진 가스 덩어리이다. 해왕성의 직경은 지구의 17배이고, 그 질량은 목성의 19분의 1이다. 해왕성에서는 16개의 위성이 발견되었으며, 그들 중에 트리톤이 가장 크다(전체 위성 질량의 99.5% 차지). 사진은 트리톤의 표면에서 가이저가 분출하는 모습을 보여준다. 트리톤은 직경이 2,710km이고, 주성분은 물(얼음), 메탄의 얼음, 바위, 금속 등이다.

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9. 태양계 밖으로 여행

보이저 1,2호는 1989년에 해왕성을 탐사한 뒤 태양계를 벗어나 별들 사이를 여행하게 되었다. 별과 별 사이의 공간 즉 성간(星間 interstellar space) 탐사에 들어선 보이저는 지금까지 특별한 다른 천체를 만나지 못하고 있다. 그렇지만 인류 역사상 가장 먼저, 가장 멀리 성간여행에 들어선 보이저는 지나가는 곳마다 그곳의 우주방사선, 태양풍, 성간풍, 자기장, 플라스마의 농도 등에 대한 정보를 지구로 보내고 있다.

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NASA는 언제까지 보이저의 정보를 수신할 수 있을까? 보이저 시대에 사용하던 컴퓨터는 지금과 비교할 수 없는 최기 컴퓨터일 것이다. 그렇지만 보이저의 여로를 추적하는 과학자들은 2024년 초에도 240억km 거리에서 보내준 정보를 분석하여 논문으로 발표했다.

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10. 고장 수리에도 성공

2023년 11월에는 보이저1호의 신호가 두절되었다. 과학자들은 통신 재개를 위해 백방으로 노력했다. 반세기 전에 준비된 보이저의 초기 계획서들은 지금과 너무나 달랐다. 그러나 과학자들은 결국 문제를 해결하고 2024년 4월부터 다시 보이저 1호의 정보를 수신하게 되었다.

 

 

 

거의 50년 전에 보이저에 실었던 금으로 만든 레코드판이다. 당시의 기술로 제작된 이 골든디스크에는 미지의 우주인에게 보내는 지구인의 인사, 지구에 대한 정보, 음악 등이 녹음되어 있다.

 

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11. 성간 여행은 언제까지?

보이저가 성간여행을 하면서 언제까지 지구의 과학자들에게 정보를 제공할 수 있을 것인지는 짐작하기 어렵다. 과학자들은 탐사 여행이 시작된 후 50년이 되는 2027까지는 보이저의 신호를 받을 수 있을 것이라고 생각한다.

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보이저에는 모두 14종의 관측장비가 실려 있었다. 2024년말까지 그중에 4개는 정상작동하여 관측정보를 보내주고 있다. 인류 역사 속에는 온갖 탐험의 역사가 있었다. 역사상 지금까지 이루어진 탐험 가운데 보이저에 비교할만한 계획은 없었을 것이다. 인간은 탐험하는 유일한 생명체이며, 탐험의 힘은 과학지식에서 나온다. - YS

 

 

 

기록적 자연재해를 가져온 2024년의 기후변화