지구에서 230억 킬로미터 떨어진 곳에서 우주선은 무엇을 하고 있는 걸까요?

ZNews•04/05/2023

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

쌍둥이 우주선인 보이저 1호와 보이저 2호는 지구에서 발사된 지 45년이 지난 지금도 지구에서 22광시 떨어진 곳에서 우주 탐사를 계속하고 있습니다.

보이저 2호는 1977년 8월 20일 미국 케이프 커내버럴 우주 발사 기지에서 발사되었고, 쌍둥이 탐사선인 보이저 1호는 약 2주 후에 발사되었습니다. 보이저 1호는 목성과 토성 탐사에 집중했지만, 보이저 2호는 목성과 토성뿐 아니라 천왕성과 해왕성까지 탐사했습니다. 보이저 2호는 20세기에 이 두 행성을 탐사한 유일한 유인 우주선이기도 합니다.

2018년 11월, NASA는 이 우주선이 태양계의 외곽을 통과했다고 발표했는데, 보이저 1호는 2012년에 이미 이 경계를 통과한 바 있다.

보이저 1호와 2호는 모두 서로 다른 항성계 사이의 공간인 "성간 공간"을 탐사하고 있습니다. NASA의 "태양계 관측(Eyes on the Solar System)" 앱을 통해 사용자는 5분마다 업데이트되는 우주선의 궤도를 추적할 수 있습니다. 거리와 속도는 실시간으로 제공됩니다.

이 도구들은 45년이 지난 지금도 여전히 작동합니다.

보이저 1호와 보이저 2호는 현재 지구에서 약 230억 킬로미터 떨어져 있습니다. 보이저 2호는 원래 보이저 1호의 예비용으로 제작되었기 때문에 두 우주선은 유사한 설계와 10개의 과학 장비를 탑재하고 있습니다. 현재까지 각 우주선에는 이 중 4개의 장비가 정상적으로 작동하고 있습니다.

이 시제품은 1976년 NASA 연구소의 우주 시뮬레이터에 전시된 것으로, 1977년에 발사된 보이저 우주 탐사선 두 대의 복제품입니다. 사진: NASA/JPL-Caltech.

첫 번째는 우주선 하위 시스템(CRS)으로, 목성 같은 일부 행성을 둘러싼 고강도 방사선장에서 흔히 발견되는 고에너지 입자를 탐색하는 장비입니다. 이 입자들은 CRS를 통과하면서 그곳에 있었다는 흔적을 남깁니다.

이 도구는 은하계 내 우주선의 에너지 함량, 기원, 가속도 및 역학에 대한 정보를 제공하며, 우주선 발생원에서 일어나는 원소의 핵합성 과정을 이해하는 데 도움을 줍니다. CRS는 보이저 탐사선이 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 자기권에서 입자 전하를 측정하는 데 사용한 도구입니다.

저에너지 하전 입자(LECP) 장비는 나무 조각으로 시각화할 수 있으며, 이 장비가 기록하는 입자는 총알과 같습니다. 총알이 더 빨리 움직일수록 나무를 더 깊이 관통하며, LECP는 입자의 속도를 나타냅니다. 시간에 따른 "총알 구멍"의 수는 태양풍과 행성에서 오는 입자의 수를 나타내고, 나무에 남은 총알 자국의 방향은 입자의 이동 방향을 나타냅니다.

NASA의 실시간 추적 애플리케이션을 사용하여 보이저 2호를 시뮬레이션한 모습. 사진: NASA .

자기계측기(MAG)의 주요 임무는 거리와 시간에 따른 태양 자기장의 변화를 측정하여 각 행성이 자기장을 가지고 있는지, 그리고 위성들이 그 자기장과 어떻게 상호작용하는지를 파악하는 것입니다.

마지막으로, 지구 통신 장비인 전파 천문학(PRA) 및 플라즈마 파동 시스템(PWS)이 있으며, 이는 V자형 안테나 배열을 갖추고 있습니다. PWS는 10Hz에서 56kHz까지의 주파수 범위를 커버하며, PRA 수신기는 20.4kHz에서 1300kHz까지, 그리고 2.3MHz에서 40.5MHz까지의 두 가지 주파수 대역을 사용합니다.

두 대의 보이저 우주선은 무엇을 달성했습니까?

NASA는 당초 보이저 탐사선 두 척의 임무가 5년 정도 지속될 것으로 예상했지만, 현재 45년 동안 임무를 수행하며 인류가 도달한 가장 먼 우주 공간에서 귀중한 과학 데이터를 계속해서 수집하고 있습니다.

두 우주선은 성간 공간이 태양에서 방출되는 대전 입자 흐름인 태양풍과 어떻게 상호작용하는지 보여주었습니다. 보이저 탐사선은 또한 태양계를 둘러싸고 있는 보호막인 헬리오스피어에 대한 데이터도 제공했습니다.

태양권은 태양풍에 의해 생성되고 성간 공간의 조건에 따라 형성됩니다. 태양계의 경계, 즉 태양풍이 끝나는 지점과 성간 공간이 시작되는 지점을 태양권이라고 합니다.

NASA의 보이저 탐사선 각각에는 이미지에서 보이는 것처럼 3개의 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)가 장착되어 있습니다. RTG는 플루토늄-238의 붕괴로 발생하는 열을 전기로 변환하여 탐사선에 전력을 공급합니다. 이미지: NASA/JPL-Caltech

NASA는 보이저 우주선이 연구원들에게 성간 공간에 대한 새로운 정보를 제공했다고 밝혔습니다. 예를 들어, 태양권 바깥의 우주선이 태양권 안쪽 깊숙한 곳의 우주선보다 약 3배 더 강하다는 사실을 발견했습니다.

NASA는 과학자들이 보이저 탐사선의 관측 자료와 최신 탐사선들의 데이터를 결합하여 "태양과 태양권이 성간 공간과 어떻게 상호작용하는지에 대한 더 완전한 그림을 얻었다"고 밝혔습니다.

워싱턴 D.C.에 있는 NASA 본부의 태양물리학 부서 책임자인 니콜라 폭스는 보이저 탐사선이 태양이 우리 항성계 전체에 미치는 영향에 대한 정보를 제공했다고 말했습니다.

보이저 우주선은 각각 플루토늄을 포함하는 열전 시스템으로 동력을 공급받습니다. 플루토늄이 붕괴됨에 따라 열 출력이 감소하고, 우주선의 전력이 약해집니다. 이에 대응하기 위해 NASA는 우주 환경의 극한 추위로부터 장비를 보호하는 히터를 포함한 모든 불필요한 시스템을 껐다고 밝혔습니다.

하지만 NASA는 2019년부터 히터가 꺼져 있음에도 불구하고 일부 장비가 여전히 작동하고 있다고 보고했습니다. NASA 과학자들은 보이저 탐사선이 원래 설계 허용치보다 훨씬 낮은 온도에서 계속 작동하는 이유를 아직 확실히 알지 못하고 있습니다.

"45년간의 지속적인 우주 탐사 끝에 보이저 1호와 2호는 인류에게 이전에는 탐험되지 않았던 영역에 대한 관측 자료를 계속해서 제공하고 있습니다."라고 NASA 제트 추진 연구소의 과학자 린다 스필커는 말했습니다.

우주에 관한 근본적인 질문들

이 책은 천문학과 우주에 관한 20가지 질문을 통해 자연과학의 근본적인 문제들을 다룹니다. 예를 들어, 우주는 무엇인가? 우주는 얼마나 광대한가? 행성들은 왜 항상 궤도를 도는가?...

호앙남

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