우주 탐험, 보이저 호 (Voyager Plan)는 지금 어디에?

가끔 넷플릭스나 디즈니 같은 채널을 통해 영화를 보곤 하는데 개인적으론 다른 어떤 영화보다도 뭐랄까, 몰입도가 높은 종류의 영화들이 대부분 우주를 배경으로 하고 있었다. 인터스텔라, 그래비티, 아폴로 11호 등등 미지의 세계 탐사를 위한 지구인들의 노력, 그리고 그 과정에서 벌어지는 해프닝 등.  개인적으로는 그래비티를 참 재미있게 봤었다. 손에 땀을 쥐게 하는 구성, 와우 내가 저 상황이라면 어땠을까? 하는 긴장감이 영화를 보는 내내 돌았다.

 

가끔 뉴스에서 보이저 1호가 어디있네, 시큐리티는 지금 화성에서 잘 있네 등등의 뉴스를 접할 수 있는데 나에게는 그저 신기하기만 할 따름이다.

 

오늘은 보이저 계획에 따라 발사된 보이저 호에 대해 알아보고자 한다. 

 

아래는 보이저 계획에 대한 다음 백과 사전 내용이다.

 

보이저 계획(Voyager Plan)

 

미국 항공우주국의 심우주 탐사 계획인 '보이저 계획'에 따라 발사된 무인우주탐사선. 목성과 토성 등 목성형 위성을 탐사하기 위해 보이저 2호와 함께 1977년 발사되었다. 목성, 토성을 근접 비행하면서 관측과 탐사를 진행하고 2012년 태양계를 벗어나 성간 우주로 진입했다. 2022년 발사 45년을 맞았으며, 2030년 경 원료 플루토늄의 고갈로 전력 생산이 중단되어 지구와의 통신은 두절되지만, 먼 우주를 향한 항해를 계속할 예정이다.

 

목표

 

미국 항공우주국(NASA)에서 발사한 심우주 탐사선. 같은 구조와 기능을 가진 보이저 2호와 함께 1977년 발사되었다. 주임무는 목성과 토성의 탐사였으며, 4년간 운영하는 것을 전제로 설계되었으나 실제 운영기간은 이보다 연장되었다. 태양계 탐사 이후에도 항해를 계속하여 오르트 구름을 지나 지구에서 가장 가까운 항성인 프록시마 센타우리까지도 이를 것으로 예측되고 있다.

 

Voyager Program의 주요 목표는 다음과 같다.

1. 외곽 행성 탐사: Voyager 탐사선은 주로 토성, 우라누스, 네프튠과 같은 태양계의 외곽 행성들을 탐사하기 위해 설계되었고 이들 행성 및 그 위성들의 구조, 대기, 자기장 등에 대한 정보 수집.
2. 천문학적 탐사: 태양계 밖의 우주로 나아가며 다양한 천체와 상호 작용하며 외곽 지역의 천문학적 특성을 연구, 헬리오스피어, 오오트 클라우드, 갈릴레오 동상과 같은 천체들을 탐사하며 데이터 수집 및 전송.
3. Golden Record 보내기: Voyager 탐사선에는 "황금 기록"이라 불리는 금속 판이 탑재. 이 판에는 지구 문화와 인간의 모습, 자연 소리, 음악 등이 담겨 있어, 우주 외계 생명체가 만약 이 탐사선을 발견한다면 지구 문화에 대한 정보를 전달.

구조와 기능

 

보이저 1호에는 길이 3.7m의 붐에 부착된 방사성 동위원소 열전기 발전기(RTG), 통신을 위한 지름 3.7m의 고이득 안테나, 적외선 분광기, 자외선 분광기, 광각과 협각 카메라로 구성된 영상 관측기가 있다. 자력계 붐의 길이는 13m, 전파와 플라즈마파를 관측하는 안테나의 길이는 10m이다. 방사성 동위원소 열전기 발전기는 플루토늄을 이용해 전력을 생산하여 탐사선의 각종 장비과 관측기기를 작동하는 데 사용한다.

보이저 1호  (출처 :  www.voyager.jpl.nasa.gov)

태양빛이 거의 없는 심우주에서 항해하기 때문에 태양전지를 쓰지 않는다. 지구로부터 지시를 받고 문제를 해결하는 컴퓨터, 각종 관측 장비를 제어하고 자료를 처리하고 기록하는 컴퓨터, 탐사선의 운행과 자세 제어를 담당하는 컴퓨터가 각각 2대씩 장착되어 있다. 발사 당시의 무게는 815kg이었으나 우주선의 자세를 제어하는 데 사용하는 하이드라진의 소진에 따라 2022년 기준 약 730kg으로 줄어들었다.

이밖에 외계의 지적 생명체와 조우할 경우 지구 위 인류 문명의 존재를 알려주기 위한 금속 원판을 탑재하고 있다. 구리로 제작되어 금도금을 한 이 원판의 한 면은 레코드와 같은 모양으로 구성되어 지구상의 다양한 삶과 문화를 묘사하기 위해 선택된 자연 음향과 음악, 지구인의 55개 언어로 된 인사말이 수록되어 있고, 다른 면에는 지구의 위치와 같은 주요 정보를 묘사한 이미지가 새겨져 있다.

 

성과

 

보이저 1호가 전송한 자료와 사진을 통해 지금까지 알려지지 않았던 거대한 행성들과 그 위성들에 대해 자세한 것들이 밝혀졌다. 이 우주선이 근접 촬영한 상(像)을 통해 목성 주위의 여러 가지 구름 형태와 갈릴레오 위성 가운데 하나인 이오의 화산활동의 신비가 벗겨졌고, 토성에는 이미 알려진 고리들 외에도 수천 개에 달하는 작은 고리들이 있음이 밝혀졌다.

1990년 보이저 1호가 해왕성 궤도 근처에 도착했을 때, 천문학자 칼 세이건(Carl Edward Sagan)의 제안으로 지구쪽으로 카메라를 돌려 광활한 우주에 떠 있는 지구를 촬영했고, 후에 이 지구 사진은 '창백한 푸른 점(Pale Blue Dot)'이라는 이름으로 널리 알려졌다. 보이저 1호는 1998년 2월 17일 파이오니어 10호를 추월하여 인간이 만든 물체 가운데 지구에서 가장 먼 지점에 도달한 첫번째 물체로 기록되었다.

 

현재 위치

 

그래서, 지금 보이저 1호의 위치는 어디인가? 그리고 얼마나 떨어져 있나? 속도는 얼마나 될까?

보이저 1, 2호 위치  (출처 :  www.voyager.jpl.nasa.gov)

위 사진을 보면 아시겠지만, 보이저호는 태양계와 우주 사이의 경계면인 헬리오시스에 위치하고 있고 이 경계를 벗어나고 있다. 헬리오시스는 태양계의 덮개라고고 한단다. 

 

현재 시점 지구에서부터의 거리와 속도는 어떤가?

보이저 1호 거리, 속도 (출처 :  www.voyager.jpl.nasa.gov)

 

그림을 보시라, 현재 지구로부터 떨어진 거리는 약 24.37 billion km라고 한다. 240억 키로미터이다...와우...

그럼 속도는? 시속 6만 키로미터...초속16키로 ㅋㅋ 근데 뭐 빛의 속도는 초속 30만 키로미터니...ㅎㄷㄷ

 

실시간 보이저 호의 위치를 확인하고 싶으시면 아래 링크를 따라 가시면 되겠다.

Voyager - Mission Status (nasa.gov)

Voyager - Mission Status

 

 

그럼 이 속도까지 어떻게 도달한거지? 그건 바로 스윙 바이(Swing-By) 기법을 이용한다고 한다.

 

스윙바이(Swing-by)

 

스윙바이(Swing-by)는 우주선이 적은 동력으로 먼 거리를 항행하기 위하여, 다른 자연 천체의 중력을 이용하는 가속 방법[1]을 말한다. 이 기법을 사용해서 우주선은 가속과 감속은 물론, 방향을 전환할 수도 있다. ‘중력 도움’이나 ‘중력 어시스트’, '중력 슬링샷', ‘플라이바이(fly-by)’ 등으로도 불린다. 이른바 중력 돌팔매질.

 

Swing-By

 

이런 식으로 중력을 통해 가속력을 얻고 다음 천체로 보내고 좀 더 중력이 큰 천체로 가게 되면 더 큰 가속력을 받을 수 있단다. 아무튼 인간들은 대단하다.