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뉴호라이즌스號, 새해 첫날 태양계 가장 바깥에서 '플라이 바이'

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뉴호라이즌스號, 새해 첫날 태양계 가장 바깥에서 '플라이 바이'

2019.01.01 10:18
울티마툴레를 근접해 지나가는 뉴호라이즌스호의 모습을 상상한 그림이다.-미국항공우주국 제공
울티마툴레를 근접해 지나가는 뉴호라이즌스호의 모습을 상상한 그림이다.-미국항공우주국 제공

미국 항공우주국(NASA)의 명왕성 무인탐사선 뉴호라이즌스호가 새해 첫날 태양계 최외곽에서 역사적인 이벤트를 진행한다. 해왕성 궤도보다 바깥에 있는 카이퍼 벨트의 소행성 '2014 MU69'에 접근해 '플라이 바이(Fly-by·중력도움)'를 시도하는 것이다. 플라이 바이 기술은 행성과 위성의 중력을 이용해 밀고당기기를 하면서 연료를 아끼며 우주를 항행하는 기술이다.

 

'새로운 지평선'이란 이름을 가진 뉴호라이즌스호는  2006년 1월 19일 아틀라스5호에 실려 발사된지 9년만인 2015년 7월 명왕성을 탐사했다. 이번에는 최초로 카이퍼벨트 내 소행성에 근접해 탐사할 준비를 하고 있다. 인류의 우주탐사 역사의 새로운 이정표를 찍게 되는 셈이다.

 

뉴호라이즌스호가 향하는 카이퍼 벨트의 소행성 '2014 MU69'는 '울티마 툴레'로 불린다. 고대 그리스와 로마시대 말로 바꾸면 ‘극복의 땅’이며, 당시 알려진 세상의 경계에 해당하는 먼 북쪽 지역을 가리킨다. 울티마 툴레는 길이가 약 30㎞ 안팎의 얼음 소행성이다. 지구에서는 약 65억㎞, 명왕성에서 약 16억㎞나 떨어진 곳에 있다.

 

과학자들은 태양 주위를 295년에 한 바퀴씩 도는 울티마 툴레에 약 46억년 전 태양계 형성 당시의 단서들이 남아있을 것으로 기대하고 있다. NASA 홈페이지에 따르면, 명왕성 무인탐사선 뉴호라이즌스호가 오는 2019년 1월 1일 오후 2시 33분(한국시간) 울티마 툴레에서 3500㎞ 떨어진 거리까지 접근해 플라이 바이를 실시할 예정이다.

 

운동량 보존 법칙에 따라 움직이는 두 물체의 총운동량은 충돌 전후 항상 같아야 한다. 플라이바이는 이 법칙에 따라 우주를 여행하는 탐사선 속도를 높일 때 사용하는 방법이다. 뉴호라이즌스호가 미리 계산된 궤도로 울티마 툴레가 끌어 당기는 중력권에 접근(충돌)하면, 초기 진입속도에 이 소행성의 공전 속도가 더해져 속도가 가속된다. 연료 소모 없이 속도를 올릴 수 있는 것이다. 이때 울티마 툴레의 운동량은 뉴호라이즌스호가 얻은 만큼 떨어지지만 질량차가 커, 속도변화는 거의 느껴지지 않는다.

2006년 발사된 뉴호라이즌스호가 이동한 궤적으로, 2015년 7월 처음으로 명왕성을 탐사했다. 오는 1월 1일 (한국시간 2시 33분경) 태양계 최외곽에 위치한 카이퍼벨트 내 소행성 울티마 툴레에서 약 3500 떨어진 지점을 지나갈 예정이다.-미국항공우주국 제공
2006년 발사된 뉴호라이즌스호가 이동한 궤적으로, 2015년 7월 처음으로 명왕성을 탐사했다. 오는 1월 1일 (한국시간 2시 33분경) 태양계 최외곽에 위치한 카이퍼벨트 내 소행성 울티마 툴레에서 약 3500㎞ 떨어진 지점을 지나갈 예정이다.-미국항공우주국 제공

과학자들은 수년에서 수십 년에 한 번 있는 행성들의 위치 조합을 찾아 최소한의 연료로 우주를 탐사하는 방법을 짜고 있다. NASA가 1977년 발사해 지금은 태양계를 벗어난 보이저 1호와 2호, 토성탐사를 위해 지난 1998년 발사됐던 카시니호도 플라이바이를 이용해 속도를 높였다. 보이저 1호는 목성과 토성을 거치며 두 번의 플라이바이를 수행했고. 보이저 2호와 카시니호는 각각 네 번씩의 플라이바이를 실시했다. 뉴호라이즌스호는 울티마툴레에서 플라이바이를 통해 속도를 높여, 태양계 바깥을 향한 여정을 계속하게 된다.

미국항공우주국/존스홉킨스대 제공
미국항공우주국/존스홉킨스대 제공

현재 울티마 툴레는 희미한 점으로만 확인된 상태로 명확한 형태나 구성 요소 등을 알지 못한다. NASA는 1일 오전 뉴호라이즌스호가 촬영한 최신 사진을 공개했다. 울티마 툴레가 있는 카이퍼벨트로부터 지구까지 교신하기 위해 약 9시간이 걸린다. NASA 측은 이번 뉴호라이즌스호의 플라이바이를 통해 울티마 툴레에 대한 형태를 알 수 있는 사진 데이터가 전송돼 확인하기까지 약 1~2일이 필요할 것으로 전망했다. NASA는 오는 2일과 3일 오후(현지시간) 두 번에 걸쳐, 울티마 툴레의 관측 결과에 대한 브리핑을 실시할 계획이다.

 

이번 임무를 주도하는 할 위버 미국 존스홉킨스대 물리천문학과 교수는 영국 BBC와의 인터뷰에서 “울티마 툴레는 태양계의 가장 원시적인 물체 중 하나”라며 “뉴호라이즌스호의 플라이바이를 통해 과거 태양계의 형성 당시의 비밀을 밝힐 단서를 찾을 것으로 기대한다”고 말했다.

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