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얼음별을 깨우는 여행-뉴호라이즌스호 목록

조회 : 5482 | 2006-03-28

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2006년 1월 20일 오전 4시. 미국 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지국에서 미항공우주국(NASA)의 뉴 호라이즌스를 실은 아틀라스 Ⅴ 로켓이 발사되었다. 뉴 호라이즌스는 “새로운 지평을 연다”는 뜻을 가진 최초의 명왕성 탐사선이다. 이전까지 인류의 손길이 닿지 않은 태양계의 유일한 행성은 명왕성뿐이었다. 앞으로 9년 후면, 지구에서 50억 km나 떨어진 명왕성에도 인류의 손길이 닿게 되는 것이다. 드디어.. 1846년. 태양의 8번째 행성인 해왕성이 발견되었어요. 사실 과학자들은 해왕성이 발견되기 이전에도 해왕성이 발견될 거라는 걸 알고 있었어요. 과학자들은 7번째 행성인 천왕성의 관찰된 궤도가 계산한 것과는 다르다는 사실을 알고, 어떻게 하면 천왕성의 궤도를 정확하게 예측할 수 있을지 고민했죠. 오랜 고민 끝에 8번째 행성이 있다면, 궤도를 설명할 수 있을 거라는 걸 알게 되었어요. 그래서 그 8번째 행성을 찾기 위해서 노력했고, 드디어 해왕성을 발견하게 된 거죠. 그런데 발견된 해왕성의 무게나 궤도로도 천왕성의 궤도를 완전히 설명할 수가 없었어요. 과학자들은 또 다른 행성이 있을 거라는 생각으로 열심히 그 행성을 찾기 시작했죠. 80년 동안의 노력 끝에, 우주사진에서 우연히 자그마한 행성이 발견되었죠. 질량이 달의 1/5 정도밖에 안되어서 천왕성의 궤도를 설명할 수는 없었지만, 우연히 찾은 이 행성이 바로 지금의 명왕성이에요. 명왕성은 크기가 너무 작고 궤도가 다른 행성들과 너무 달라서, 명왕성이 정말 태양계의 행성이 맞는지에 대해서는 아직도 과학자들 사이에서 논란이 되고 있답니다.

 

 


뉴호라이즌스호 발사장면




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명왕성의 영어 이름은 플루토(Pluto)에요. 로마 신화에 나오는 지하세계를 다스리는 신의 이름을 딴 것이죠. 명왕성은 태양에서 너무 멀리 떨어져 있어서, 명왕성에서 보면, 태양도 밝게 빛나는 별정도로 밖에 보이지 않아요. 낮이 되어도 지구의 새벽녘정도로 밝을 뿐이죠. 태양빛을 거의 받지 못하기 때문에, 명왕성의 온도는 영하 230°C정도로 추정되고 있어요. 공기의 주성분인 질소의 어는점이 영하 210°C이니까, 공기마저도 꽁꽁 얼어서 얼음으로 둘러싸인 차가운 별이죠. 그러고 보면, 차가운 어둠과 플루토라는 명왕성의 이름은 참 잘 어울리는 것 같지 않나요? 명왕성은 태양을 한바퀴 도는데 248년이 걸려요. 지구가 태양을 한바퀴 도는데 1년이 걸린다는 걸 생각하면, 명왕성의 일년은 아주 긴 거죠. 행성이 태양 주위를 도는 것을 공전이라고 해요.

 

 

 


명왕성



 

지구의 공전 궤도는 거의 원형인데, 명왕성의 공전궤도는 타원형이에요. 그래서 1979년부터 1999년까지는 해왕성보다도 태양에 더 가까워지기도 했었죠. 명왕성이 태양에 가까워지면서, 꽁꽁 얼어있던 명왕성의 공기가 아주 약간 녹아서 대기를 만들어요. 그래서 명왕성의 대기를 관찰하려면 뉴 호라이즌스가 명왕성이 태양 가까이 가 있을 때에 도착해야만 가능한 일이죠. 이번에 뉴 호라이즌스가 발사된 이유도 그 때문입니다. 지금이 명왕성과 태양이 가까이 있는 시기이고, 만약 이번 기회를 놓치면 다시 200년을 기다려야 명왕성의 대기를 관찰할 수 있기 때문이죠.

 

 


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뉴호라이즌스호

 





뉴 호라이즌스는 50억 km를 날아가, 9년 후인 2015년에야 명왕성에 닿게 돼요. 50억 km가 실감이 안난다구요? 50억 km는 빛의 속력으로 날아가도 4시간 반이 걸리죠. 태양빛이 지구에 도달하는데 8분 15초가 걸리는 것과 비교해 보면, 명왕성이 얼마나 멀리 떨어져 있는지 알 수 있겠죠? 여객기보다 100배나 빠른 시속 58000km로 날아가는 뉴호라이즌스로도 9년이나 걸리는 엄청난 거리죠. 이 먼 거리를 가는 동안 주유소도 없는 우주에서 어떻게 연료를 공급할까요? 지구 근처를 돌고 있는 인공위성은 태양전지를 이용해서 얻어지는 전기를 연료로 사용할 수 있어요. 하지만 태양에서 멀리 떨어진 명왕성에는 태양빛이 거의 닿지 않기 때문에, 태양전지를 사용할 수 없겠죠? 그래서 뉴 호라이즌스는 오랜 시간동안 많은 에너지를 공급하기 위해서 원자력을 이용해요. 뉴 호라이즌스에는 원자력 발전의 원료인 플루토늄이 9kg 들어 있어요. 이 플루토늄이 붕괴하면서 발생하는 열을 전기로 변환해서 연료로 사용한답니다. 뉴 호라이즌스의 연료를 아낄 수 있는 중요한 과학 원리가 하나 더 있어요. 바로 “스윙바이”라는 기술이에요. 우주선이 행성에 접근하면, 행성의 중력 때문에 행성으로 빨려 들어가게 되죠. 이 때, 우주선이 행성에 빨려들지 않게 적절하게 고도를 유지하면, 우주선이 행성의 중력 밖으로 튕겨 나가게 돼요. 이 튕겨나가는 힘을 이용하면, 적은 연료를 사용해서 다른 행성으로 날아갈 수 있어요. 뉴 호라이즌스는 2007년 2월에 목성의 중력을 이용한 스윙바이로 연료를 아끼면서 명왕성까지 날아갈 예정이죠.

 





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뉴 호라이즌스에는 고성능 카메라, 기체 분자 측정 장비, 기체 흐름 측정 장비, 미립자 측정 장치, 온도 측정 장비, 플루토늄을 이용한 전원 공급 장치 등이 실려 있어요. 2015년에 명왕성과 명왕성의 달인 카론 주위를 돌면서 명왕성과 카론의 사진과 대기의 성분 등을 지구에 전송할 예정이에요. 명왕성은 너무도 멀리 있어서 허블 망원경으로도 흐릿한 사진만을 얻을 수 있기 때문에, 뉴 호라이즌스가 보내오는 사진 하나하나에 과학자들의 관심이 집중될 겁니다. 뉴 호라이즌스가 과학자들에게 더 큰 관심의 대상인 이유는 그 여행이 명왕성이 끝나지 않기 때문이에요. 명왕성을 관찰한 후에도 2020년까지 계속 날아서, 명왕성 바깥쪽에 있는 수천 개의 얼음과 바위 덩어리로 구성된 카이퍼 벨트를 탐사할 예정이에요. 카이퍼 벨트는 해왕성에서 16억 km 떨어진 지점에 존재하는 얼음과 운석들의 띠에요. 화성과 목성 사이에 있는 소행성 띠와 마찬가지인 또 다른 소행성 띠로 알려져 있어요. 현재까지 약 1000개의 소행성들이 발견되었죠. 일부 과학자들은 명왕성이 상대적으로 크기가 큰 소행성의 하나일 뿐이라고 주장하기도 해요. 어쩌면 명왕성도 카이퍼 벨트에 속한 하나의 소행성일지도 모르죠. 뉴 호라이즌스는 명왕성에 대한 궁금증을 풀어줄 수 있을 거 에요. 이 카이퍼 벨트는 태양계가 만들어 때, 태양, 지구, 목성과 같이 위성으로 발전하지 못한 잔해로 추정되고 있어요. 뉴 호라이즌스가 전해주는 사진과 기록은 어쩌면 태양계의 탄생에 관한 해답을 줄지도 몰라요.

 

 


뉴호라이즌스호



태양계의 끝을 넘어 태양계의 탄생에 대한 해답을 구하는 인류에게 “새로운 지평”을 열어주는 뉴 호라이즌스를 움직이는 진정한 연료는 인류의 우주에 대한 호기심과 기대와 희망이 아닐까요?

 

 

★KAIST 화학과 양성호




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