“SUN 터치다운!”
[스페이스 WITH YOU]인류 우주탐험 역사 바뀐다
태양 탐사선 PSP가 발사되고 있다.[사진제공=NASA]오늘도 태양은 떠올랐습니다. 사실 태양은 항상 그 자리에 있고 지구가 자전과 공전을 하는 것이죠. ‘태양이 떠올랐다’는 표현은 사실 틀린 말입니다. 태양계에서 태양은 가만히 있고 행성들이 자전과 공전을 하죠. ‘지구가 24시간 자전하면서 태양이 다시 보인다’는 표현이 맞는 설명이겠죠. 최근 태양은 많은 이들에게 미움의 대상이 되고 있습니다. ‘너무 뜨겁다!’는 비명 소리가 여기저기서 들립니다. 2018년 7~8월 두 달은 지구촌에 ‘극심한 폭염’을 불러왔습니다.
태양 에너지는 태양계를 유지하는 근원입니다. 태양이 없다면 수성에서부터 명왕성에 이르기까지 9개 행성은 존재할 수 없습니다.
문학 작품을 보면 가장 많이 거론되고, 묘사되고, 서술되는 게 아마 태양일 것입니다. 영화를 보더라도, 노래를 듣더라도, 그림을 그리더라도...많은 이들이 태양을 소재로 합니다. 태양과 지구의 거리는 1억5000만km. 달과 지구의 거리는 38만km. 약 400배입니다. 태양은 달보다 400배 큽니다. 이 때문에 하늘에서 보면 태양과 달은 같은 크기로 보입니다. 아직 우리는 우주에 대해 아는 것보다 모르는 게 더 많습니다. 우주의 5% 정도만 알고 있을 뿐입니다.
2018년 8월12일은 인류 역사에 기억될 날이 됐습니다. 태양계의 주인 ‘태양(SUN)’을 연구할 탐사선이 성공적으로 발사됐습니다. 파커 솔라 탐사선(Parker Solar Probe, PSP)이 이날 플로리다 케이프커내버럴 공군기지에서 태양을 향해 출발했습니다. PSP는 인류 역사상 태양에 가장 가깝게 접근하는 탐사선입니다. 태양 대기권을 연구합니다. 이른바 ‘코로나(corona)’라고 부르는 권역입니다. 태양을 속속들이 알아보는 것은 매우 중요합니다. 미국 항공우주국(NASA)은 PSP에 대해 “PSP를 통해 태양을 직접 알아볼 수 있다”며 “지구 생명체에 영향을 끼치는 우주 날씨를 예보하고 이해할 수 있는 길이 열리는 것”이라고 설명했습니다.
PSP는 태양계 제2 행성인 금성을 거쳐 오는 11월 목적지인 태양에 도착할 예정입니다. PSP를 여러 측면에서 분석해 볼 필요성이 있습니다. 우선 PSP를 숫자로 풀이해 보죠. PSP의 크기는 작은 자동차만 합니다.
PSP는 11월 초 첫 번째로 태양에 근접합니다. 이때 PSP와 태양 거리는 1500만 마일(약 2414만km)입니다. 지구와 달 거리가 38만km이니 이 거리의 63배 정도 되는 셈입니다. PSP와 태양이 가장 가깝게 접근하는 것은 어느 정도일까요. 나사는 380만 마일(약 611만km)이라고 설명했습니다. 이때 PSP의 속도는 무려 시속 43만 마일(약 69만km)에 이릅니다. 인간이 만든 장치 중에 가장 빠른 속도를 기록할 것으로 전망됩니다. PSP는 태양에 도착한 뒤 7년 동안 임무를 수행합니다. 7년 동안 PSP는 금성을 일곱 번 근접 비행하고 24번 태양을 지나게 됩니다. 태양에 가장 가깝게 접근하는 거리가 611만km인데 이는 지구와 달 거리(38만km)의 16배에 불과합니다. PSP가 기록할 최고 속도인 시속 69만km로 PSP가 지구에서 달로 간다면 30분 정도밖에 걸리지 않는다는 계산이 나옵니다.
PSP의 목적은 두 가지입니다. 인류가 만든 탐사선 중 가장 가깝게 태양에 접근하는 것, 이어 두 번째로 태양의 대기권인 코로나를 연구하는 데 있습니다. 맹렬한 코로나의 비밀은 과연 무엇인지 파악해야 합니다. 코로나는 태양 표면보다 300배 이상 뜨겁습니다. 뿜어져 나오는 태양 에너지 입자들이 어떻게 움직이는 지도 알아볼 예정입니다.
PSP는 앞서 이야기했듯 태양에 가장 가깝게 접근하는 첫 탐사선입니다. 태양에 611만km까지 접근하니 문제는 강렬하고, 뜨겁고, 지독한 온도를 견뎌야 하는 데 있습니다. PSP를 만드는 데 있어 기술팀은 이 부분에 가장 많은 신경을 썼습니다. 무려 1400도를 견뎌야 합니다. 100도만 돼도 물이 끓는 온도인데 이 보다 14배 더 높은 온도를 극복해야 합니다. PSP에는 어떤 장치가 구비돼 있을까요.
NASA 측은 1400도 온도가 어느 정도인지를 비교하기도 했습니다. 화산 폭발로 분출되는 용암 온도가 700도에서 1200도 정도라고 합니다. 1400도는 이보다 더 뜨거운 온도입니다. PSP에는 ‘TPS(Thermal Protection System)'라고 부르는 '열보호시스템'이 구축돼 있습니다. 2.4m 지름에 두께는 약 11.5cm에 이릅니다. TPS가 1400도 온도로부터 보호하는 이른바 '방폐' 역할을 하면서 PSP 내부는 항상 30도 온도를 유지할 수 있습니다.
PSP는 우주 날씨에 대한 여러 정보를 파악해 지구로 전송해 줄 것으로 기대하고 있습니다. 태양에서 뿜어져 나오는 방사능은 우주궤도를 돌고 있는 인공위성과 우주비행사들에겐 치명적입니다. 지구 대기권 밖으로 나가 있기 때문에 방사능에 직접 노출됩니다. 인공위성에 ‘쉴드(방어막)’를 철저히 하고 우주인들이 두꺼운 우주복을 입는 이유입니다. 방사능은 또한 무선 통신을 방해하는 등 안 좋은 영향도 끼칩니다.
PSP에 대해 전문가들은 어떤 평가를 내놓고 있을까요.
우선 토마스(Thomas Zurbuchen) NASA 박사의 말을 들어보죠.
“PSP는 인류가 만든 탐사선 중 태양을 방문하는 첫 번째 이정표를 세우게 된다. 우리는 PSP를 통해 우리 우주를 더 잘 이해할 수 있을 것으로 기대한다. 공상 과학소설에만 머물렀던 게 이제 현실이 됐다.”
앤디(Andy Driesman) 존스홉킨스대학 응용물리학연구소 박사는 “2018년 8월12일, PSP 발사는 60년 동안 발전해 온 과학연구와 노력의 최고점”이라며 “극한 과학적 임무를 수행하기 위해 이제 PSP는 7년 동안 그의 길을 갈 것”이라고 평가했습니다.
PSP는 두 달 뒤인 10월 초에 금성의 중력 도움으로 금성을 근접 비행할 예정입니다. 이어 11월초에 태양에 처음으로 근접 비행할 계획입니다.
니콜라(Nicola Fox) 존스홉킨스대학 응용물리학연구소 박사는 “PSP가 집중 연구할 태양 코로나는 우주 탐험에 있어 가장 힘든 도전이 될 것”이라며 “1958년 유진 파커(Eugene Parker) 박사가 발견한 태양풍 등에 대해 PSP가 더 상세한 데이터를 파악할 것”이라고 내다봤습니다. 천체물리학자인 유진 파커 박사는 1958년 젊은 교수 시절 천체물리학 저널에 '행성 간 가스와 자기 영역의 역동성'이란 논문을 발표한 바 있습니다. 파커 박사는 매우 빠른 물질과 자성이 태양으로부터 탈출한다고 믿었습니다. 이런 물질과 자성이 태양계 공간과 행성에 영향을 미친다고 판단했습니다. 이 현상은 오늘날 태양풍으로 잘 알려져 있습니다. 파커 박사의 논문은 별을 공전하고 있는 행성이 어떻게 상호작용하는지를 이해할 수 있는 단초를 마련해 줬다는 평가를 받았습니다.
이번 태양 탐사선에 ‘파커’ 박사의 이름을 넣게 된 것도 이런 그의 업적을 기리기 위한 것입니다. 유진 파커 박사도 이날 PSP 발사 현장을 만감이 교차하는 가운데 지켜봤습니다. 자신의 이름을 딴 탐사선인 PSP가 우주 공간으로 솟구치는 모습을 가만히 지켜봤습니다. PSP로 이제 태양계는 우리 인류에게 더욱 가깝게 다가오게 될 것으로 보입니다.
유진 파커 박사가 자신의 이름을 딴 PSP의 발사 장면을 지켜보고 있다.[사진제공=NASA]