지구에서 230억 킬로미터 떨어진 우주선은 무엇을 하는 것일까?

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2023년 4월 30일 일요일 21:04 (GMT+7)
2023년 4월 30일 21:04

보이저 1호와 보이저 2호는 지구에서 발사된 지 45년, 지구로부터 22광시간 떨어진 곳에서 우주를 계속 탐험하고 있습니다 .

보이저 2호는 1977년 8월 20일 미국 케이프커내버럴 우주발사단지에서 발사되었고, 쌍둥이 형제인 보이저 1호는 약 2주 후에 발사되었습니다. 보이저 1호는 목성과 토성에 초점을 맞춘 반면, 보이저 2호는 두 행성을 방문하고 천왕성과 해왕성도 방문했습니다. 보이저 2호는 20세기에 이 두 행성을 탐사한 유일한 인간 탐사선이기도 합니다.

2018년 11월, NASA는 우주선이 태양계의 바깥쪽 경계를 통과했다고 발표했습니다. 이 경계는 보이저 1호가 2012년에 통과했던 경계입니다.

보이저 1호와 2호는 모두 서로 다른 항성계 사이의 공간인 '성간 공간'을 탐사하고 있습니다. 시청자는 NASA의 태양계 관측 앱을 통해 우주선의 궤도를 추적할 수 있으며, 궤도는 5분마다 업데이트됩니다. 거리와 속도는 실시간으로 업데이트됩니다.

45년이 지나도 여전히 작동하는 도구

보이저 1호와 보이저 2호는 현재 지구로부터 약 230억 킬로미터 떨어져 있습니다. 보이저 2호는 원래 보이저 1호의 백업용으로 계획되었기 때문에 두 우주선은 동일한 디자인을 가지고 있으며 10개의 과학 장비를 탑재하고 있습니다. 현재까지 각 선박에는 이러한 엔진이 4개씩 작동하고 있습니다.

1976년 NASA 연구소의 우주 시뮬레이션 챔버에 전시된 테스트 모델입니다. 이는 1977년에 발사된 두 대의 보이저 우주 탐사선의 복제품입니다. 사진: NASA/JPL-Caltech.

첫 번째는 목성과 같은 일부 행성을 둘러싼 강렬한 방사선장에서 종종 발견되는 고에너지 입자를 찾는 우주선 하위 시스템(CRS)입니다. 이러한 입자는 CRS를 통과하면서 그곳에 있었다는 표시를 남깁니다.

이 도구는 은하계 내 우주선의 에너지 함량, 기원, 가속도, 역학에 대한 정보를 제공하고, 우주선원 내 원소의 핵합성을 이해하는 데 도움이 됩니다. CRS는 보이저가 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 자기권에서 입자 전하를 측정하는 데 도움이 된 기구입니다.

저에너지 하전 입자(LECP)는 나무 조각으로 시각화할 수 있는 도구이며, 기록하는 입자는 총알과 같습니다. 총알이 더 빨리 날아갈수록 나무에 더 깊이 침투하게 되는데, LECP는 입자의 속도를 보여줍니다. 시간이 지남에 따라 "총알 구멍"의 수는 태양풍과 행성에서 온 입자의 수를 나타내며, 나무에 새겨진 총알의 방향은 입자가 이동한 방향을 나타냅니다.

NASA의 실시간 라이브 추적 앱을 통한 보이저 2 시뮬레이션. 사진: NASA .

자기계(MAG)의 주요 임무는 거리와 시간에 따른 태양 자기장의 변화를 측정하여 각 행성에 자기장이 있는지, 그리고 각 행성의 위성이 자기장과 어떻게 상호 작용하는지 확인하는 것입니다.

마지막으로 지구 통신 장비인 전파천문학(PRA)과 V자 모양의 안테나를 갖춘 플라스마파 시스템(PWS)이 있습니다. PWS는 10Hz~56kHz의 주파수 범위를 다루는 반면, PRA 수신기는 20.4kHz~1300kHz와 2.3MHz~40.5MHz의 두 가지 주파수 범위를 갖습니다.

보이저 우주선 2대는 무슨 일을 했나요?

NASA는 한때 보이저 2호의 임무가 5년 동안 지속될 것으로 예상했지만, 지금까지 45년 동안 운영되면서 인간이 도달한 가장 먼 우주에서 귀중한 과학 데이터를 계속 수집하고 있습니다.

두 우주선은 성간 공간이 태양에서 방출되는 대전된 입자의 흐름인 태양풍과 어떻게 상호 작용하는지 보여주었습니다. 보이저는 또한 태양계를 둘러싼 일종의 보호 거품인 태양권에 대한 데이터를 제공했습니다.

태양권은 태양풍에 의해 만들어지며 성간 우주 조건에 의해 모양이 결정됩니다. 태양계의 경계, 즉 태양풍이 끝나고 성간 공간이 시작되는 곳을 태양권계면이라고 합니다.

NASA의 보이저 탐사선에는 모두 사진에서 볼 수 있듯이 3개의 방사성동위원소 열전발전기(RTG)가 장착되어 있습니다. RTG는 플루토늄-238의 붕괴로 발생하는 열을 전기로 변환하여 우주선에 전력을 공급합니다. 사진: NASA/JPL-Caltech .

NASA는 보이저 우주선이 연구자들에게 성간 공간에 대한 새로운 정보를 제공했다고 밝혔습니다. 예를 들어, 그들은 우주선이 태양권 깊숙한 곳보다 태양권 바깥에서 약 3배 더 강력하다는 것을 발견했습니다.

NASA에 따르면 과학자들은 보이저의 관측 결과와 새로운 임무에서 얻은 데이터를 결합하여 "태양에 대한 보다 완전한 그림을 얻고 태양권이 성간 공간과 상호 작용하는 방식을 파악"했다고 합니다.

니콜라 폭스. 워싱턴 DC에 있는 NASA 본부의 태양물리학 부서 책임자는 보이저가 태양이 항성계 전체에 미치는 영향에 대한 정보를 제공했다고 말했습니다.

모든 보이저 우주선은 플루토늄을 함유한 열전 시스템으로 구동됩니다. 플루토늄이 붕괴되면서 방출되는 열이 감소하고 함선의 출력이 감소합니다. NASA는 이러한 현상을 보상하기 위해 우주 환경의 혹독한 추위로부터 장비를 보호하는 히터를 포함하여 모든 비필수 시스템을 껐다고 밝혔습니다.

하지만 우주국은 2019년 이후 히터를 끄긴 했지만 일부 기기는 여전히 작동 중이라고 보고했습니다. NASA 과학자들은 보이저가 원래 설계상 견딜 수 있는 것보다 훨씬 낮은 온도에서 계속 작동하는 이유를 여전히 확신하지 못하고 있습니다.

NASA 제트 추진 연구소의 과학자 린다 스필커는 "보이저 1호와 2호는 45년간의 끊임없는 우주 탐사 끝에 인류에게 미지의 영역에 대한 관찰 결과를 제공하고 있습니다."라고 말했습니다.

큰 질문 - 우주

이 책은 천문학과 우주에 관한 20가지 질문을 논의하는 형식으로 자연 과학의 근본적인 문제를 다룹니다. 예를 들어, 우주란 무엇인가? 우주는 얼마나 큰가? 행성은 왜 항상 궤도를 돌까요?...

황남

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