지구에서 230억 킬로미터 떨어진 우주선은 무엇을 하고 있을까?

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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 우주 발사 단지에서 발사되었고, 쌍둥이 형제인 보이저 1호는 약 2주 후에 발사되었습니다. 보이저 1호가 목성과 토성에 집중한 반면, 보이저 2호는 두 행성뿐 아니라 천왕성과 해왕성까지 방문했습니다. 보이저 2호는 또한 20세기에 이 두 행성을 탐사한 유일한 인류의 탐사선이기도 합니다.

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

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

45년이 지나도 여전히 작동하는 도구

보이저 1호와 보이저 2호는 현재 지구에서 약 230억 킬로미터 떨어져 있습니다. 보이저 2호는 보이저 1호의 백업으로 설계되었기 때문에 두 우주선은 동일한 설계와 10개의 과학 장비를 갖추고 있습니다. 현재까지 각 우주선은 4개의 과학 장비를 작동 중입니다.

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

첫 번째는 우주선 하위 시스템(CRS)으로, 목성과 같은 행성 주변의 강렬한 방사선장에서 흔히 발견되는 고에너지 입자를 탐색합니다. 이 입자들은 CRS를 통과하면서 그곳에 있었다는 명확한 흔적을 남깁니다.

이 관측 장비는 은하 내 우주선의 에너지 함량, 기원, 가속도, 그리고 역학에 대한 정보를 제공하고, 우주선원 내 원소의 핵합성을 이해하는 데 도움을 줍니다. CRS는 보이저호가 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 자기권에서 입자 전하를 측정하는 데 도움을 준 관측 장비입니다.

저에너지 대전 입자(LECP)는 나무 조각으로 시각화할 수 있는 도구로, 측정하는 입자는 총알과 같습니다. 총알이 더 빨리 날아갈수록 나무에 더 깊이 침투하며, LECP는 입자의 속도를 보여줍니다. 시간 경과에 따른 "총알 구멍"의 수는 태양풍과 행성에서 온 입자의 수를 나타내며, 총알이 나무에 남기는 방향은 입자의 진행 방향을 나타냅니다.

NASA의 실시간 라이브 추적 애플리케이션을 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 형태의 안테나를 갖춘 플라스마파 시스템(PWS)이 있습니다. PWS는 10Hz에서 56kHz까지의 주파수 범위를 지원하는 반면, PRA 수신기는 20.4kHz에서 1300kHz와 2.3MHz에서 40.5MHz의 두 가지 주파수 범위를 지원합니다.

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 상호작용하는지 보여주었습니다. 보이저는 또한 태양계를 둘러싼 일종의 보호막인 태양권에 대한 데이터도 제공했습니다.

태양권은 태양풍에 의해 생성되고 성간 공간의 조건에 따라 형성됩니다. 태양풍이 끝나고 성간 공간이 시작되는 태양계의 경계를 태양권이라고 합니다.

NASA의 보이저 탐사선에는 각각 방사성동위원소 열전 발전기(RTG) 3개가 장착되어 있습니다(사진 참조). 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, 연구진은 우주선(宇宙線)이 태양권 깊숙한 곳보다 태양권 바깥에서 약 세 배 더 강하다는 사실을 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.

워싱턴 DC에 있는 NASA 본부의 태양물리학 부문 책임자인 니콜라 폭스는 보이저가 태양이 우리 태양계 전체에 미치는 영향에 대한 정보를 제공했다고 말했습니다.

보이저 우주선은 모두 플루토늄을 함유한 열전 시스템으로 구동됩니다. 플루토늄이 붕괴됨에 따라 열 출력이 감소하고 우주선의 출력이 감소합니다. 이를 보완하기 위해 NASA는 우주의 혹독한 추위로부터 기기를 보호하는 히터를 포함한 모든 불필요한 시스템을 껐다고 밝혔습니다.

하지만 NASA는 2019년에 히터를 껐음에도 불구하고 일부 장비는 여전히 작동하고 있다고 보고했습니다. NASA 과학자들은 보이저가 원래 설계된 온도보다 훨씬 낮은 온도에서 계속 작동하는 이유를 아직 밝혀내지 못했습니다.

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 논하는 형식으로 자연과학의 근본적인 문제들을 다룹니다. 예를 들어, 우주는 무엇인가? 우주의 크기는 얼마나 될까? 행성들은 왜 항상 공전하는가?...

황남

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