빛의 속도로 나는 게 전부는 아니다

 

뉴호라이즌스(New Horizons) 호는 2006년 1년 미항공우주국(NASA)에서 명왕성 탐사를 위해 쏘아보낸 무인 탐사 우주선으로 지금까지의 우주선 중 가장 빠른 속도를 냈다. 그 속도는 시속 5만8천 km로 총알의 14배 정도이다. 달까지는 9시간, 미대륙을 4분이면 횡단할 수 있는 속도로서, 목성궤도를 지나면서부터는 목성의 중력을 이용해 시속 7만5,200 km로 더욱 빨라졌다.
 

뉴호라이즌스 호가 그처럼 빠른 속도를 낼 수 있는 것은 최초로 핵연료 엔진을 탑재했기 때문으로, 엔진 운용은 원자력 전지 중 하나인 방사성 동위원소 열전기 발전기(RTG/약 200~250W의 출력)를 전원으로 채택했다. 아래는 가상의 우주공간을 배경으로 뉴호라이즌스 호를 여러 각도로 합성한 사진인데, 가장 아래 사진은 뉴호라이즌스 호가 2017년 6월 직접 전송해온 명왕성 사진을 배경으로 합성한 것이다.

 

 

 

 로켓에 탑재하기 전 마지막 점검 중인 뉴호라이즌스 호. 무게 450kg에 2.1.m의 접시형 안테나가 달려 있다.

뉴호라이즌스 호의 예정 항로

2005년 7월 14일 발사된 뉴호라이즌스 호

뉴호라이즌스 호의 여정

뉴호라이즌스 호는 지구를 떠난지 9년 6개월만인 지난 2015년 7월 13일, 48억 km를 항해한 끝에 마침내 명왕성에 근접하여 약 76만 8천 km 떨어진 곳에서 지구에 명왕성 사진을 보내왔다. 인류가 만든 우주선이 가장 먼 곳에서 촬영한 역사적 사진이다. 

2015년 7월 13일(현지시각) 뉴호라이즌스 호의 명왕성 진입에 기뻐하는 NASA 스텝 

뉴호라이즌스 호가 전송한 최초의 명왕성 사진. 이후 '명왕성 하트'라는 애칭으로 불리던 아래 부분의 하트 지형에 NASA에서 톰보 영역(Tombeaugh Regio)이라는 정식 명칭을 붙였다. 1930년 명왕성을 발견한 미국의 천문학자 클라이드 톰보(1906-1997)를 기리기 위함이다. 이곳은 거대한 운석의 충돌 지점으로 추측된다. 

뉴호라이즌스 호의 전송 사진을 들고 기뻐하는 사람들. NOT YET의 두 단어가 지워졌다. 

최고의 우주 천체망원경인 허블 망원경으로 찍은 명왕성 사진과 뉴호라이즌스 호의 전송 사진 비교. 뉴호라이즌스 호가 어떤 일을 했는지 알 수 있게 해준다. 

뉴호라이즌스 호가 전송한 명왕성과 표면 사진

명왕성의 표면 사진

명왕성의 가장 큰 위성인 카론과 표면 사진

카론과 명왕성의 크기 비교. 명왕성은 알래스카보다 약간 큰 직경 1300km의 왜소행성임에도 위성은 엄청나게 큰 것을 거느리고 있다. 

그리고 올해 2월 9일(현지시각) 최종 목적지인 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)에 도착하기 전, 61억 2천만 km 지점에서 아래의 사진 두 장을 보내왔다. 이 사진은 뉴호라이즌스 호에 장착된 고해상도 적외선 카메라 '로리(LORRI)'가 촬영한 두 개의 소행성으로, 이름은 각각 '2012 HZ84'와 '2012 HZ85'로 명명됐다. 현재까지 우주선에서 촬영된 사진 중 가장 먼 곳의 사진이다. 두 소행성은 얼음으로 뒤덮여 있으리라 짐작된다. 

 '2012 HZ84'와 '2012 HZ85'

뉴호라이즌스 호는 이 사진을 마지막으로 운항 외의 다른 작동이 중단되는 최소절전 모드로 전환되었는데, .목적지인 카이퍼 벨트에 들어서게 되면 다시 원래의 기능을 작동하게 된다. 

뉴호라이즌스 호의 외부 구조

카이퍼 벨트는 태양계 끝자락에 수많은 얼음덩이와 우주먼지가 도넛처럼 모여 있는 곳으로 사실상 우리 태양계의 마지막 지점이다. 뉴호라이즌스 호가 지향하는 곳은 그 중에서도 '2014 MU69' 라고 지칭된 지름 30km (추정)의 소행성으로 과학자들은 이곳에서 태양계 탄생의 비밀을 풀어줄 초기 물질의 발견을 기대하고 있다. 이것이 뉴호라이즌스 호의 마지막 작업인데, 이후에도 기능이 작동될 경우 태양계 밖의 지역을 탐사한다고 한다. 

카이퍼 벨트와 명왕성의 공전궤도(붉은색 타원형)

카이퍼 벨트 상상도

이상 뉴호라이즌스 호와 보내온 사진들을 대강 살폈는데, 비록 작은 무인 우주선이라 할지라도 그것이 우리 태양계의 끝까지 왔다는 사실인즉 인류 역사의 큰 페이지를 장식한 매우 의미있는 일이라 하겠다. 하지만 이 우주를 놓고 보자면 이 마저 새발의 피에도 못 미치는 아주 작은 행보에 불과하다. 까닭은 역설적이게도 그 거리 때문이다. 들리는 말에 의하면 NASA의 다음 목표는 태양계 밖의 가장 가까운 행성인 프록시마 센타우리라고 하는데 지구와는 4.22광년의 거리이다. 

문제는 이때부터 거리의 단위가 킬로미터가 아닌 광년이라는 것이다. 광년(光年, a light-age)은 문자 그대로 빛의 나이로, 빛이 1년 동안 나아가는 거리를 이른다.(빛의 속도는 초속 30만 km로 1광년은 약 9조4천6백억 km이다) 흔히들 빛의 속도를 1초에 지구 7바퀴 반을 돌 수 있는 속도로 정의하는데 4광년이라고만 해도 4년을 가야 하는 거리가 되겠으니, 현재 우리 시대의 가장 빠른 로켓으로 가면  프록시마 센타우리까지 5만년이 걸린다고 한다.

프록시마 센타우리의 위치.(가운데 붉은 점) 프록알파 센타우리 삼중성의 하나로, 알파 센타우리 A, B, 두 별의 바깥을 도는 적색왜성이다.   

위의 밝은 두 별이 알파 센타우리 A, B이며, 밑의 빨간 작은 점 안의 별이 프록시마 센타우리이다. 

프록시마 센타우리의 크기(오른쪽의 붉은 점)

그런데 따지고 보자면 프록시마 센타우리도 사실 약소한 거리에 불과하니 우리가 보는 별들은 대부분 100광년 이상 떨어져 있다. 북극성은 800광년이며 오리온은 1,500광년, 눈에 잘 보이지 않음에도 우리에게 친숙한 저 안드로메다 은하는 무려 2,500만 광년이다. 그곳에 간다는 상상조차 하기 어려운 거리다. 그런데 여기서 정작 내가 논하고 싶은 것은 그런 별까지 갈 수 있는 우주선의 속도가 아니라(물론 그것도 문제지만) 그곳까지 널려 있는 스타 다스트(star dust), 즉 우주먼지에 관한 것이다. 

딱이 표현할 말이 없을 정도로, 굳이 찾자면 그야말로 새카맣게 많은 먼지들이 이 우주에 존재하는데, 그 먼지라는 게 대부분 암석의 부스러기, 농축된 가스 덩어리, 얼음 알갱이 등으로서 빠른 속도로서 부딪힐 경우 단 1mm의 먼지라 해도 기능 상실의 심각한 피해를 막을 길 없다, 당연한 말씀이지만 충격은 속도와 무게에 비례한다. 우선 그 스타 다스트의 이미지부터 보자. 

문제는 그 우주먼지들이 너무도 촘촘하고 때로는 매우 미세해 우주선이 그걸 위 그림의 터널 통과하듯 빠져나가는 일이 물리학적으로 불가능하다는 것이다.(옆 집 마실 다녀오는 정도의 거리와 이동을 수행한 아폴로 우주선은 예외로 하겠다) 쉽게 말하자면 요리조리 피해가면 제일 좋겠지만 그것은 아동 만화에서나 가능한 일일 것이며, 아래와 같이 스타 다스트를 뜷고 돌진하는 그림 역시 그래픽에서나 가능한 일일 것이다.  

그렇다면 총알의 14배 이상의 속도로 61억 km를 달린 뉴호라이즌스 호는 이 스타 다스트들을 어떻게 극복했을까? 뉴호라이즌스 호는 전진 방향으로 놓인 2.1m의 통신 안테나 그 방패막이가 돼 주었다. 다행히도 우주먼지가 안테나를 파손시키지는 못했는데, 그것이 미립자를 벗어난 상태의 카이퍼 벨트에서도 통할는지는 두고 볼 일이다.(그렇다고 내가 뉴호라이즌스 호의  파괴나 손상을 바라는 것은 절대 아니다)

카이퍼 벨트의 스타 다스트 상상도

아무튼 그건 그렇고, 우리가 익히 보아온 저 UFO들은 이 같은 난관을 어떻게 극복했을까? 우리 태양계에서는 지구 외에는 생물이, 더욱이 인간과 같은 고등생물이 없다는 것이 정설이다. 그렇게 볼 때 UFO를 타고온 저들 외계인들은 적어도 4.22광년의 거리(프록시마 센타우리가 있는)를 극복한 자들이다. 그렇다면 저들도 방패막이 같은 걸 뒤집어 쓰고 왔을까?(광년의 거리에서는 그것도 무의미할 듯싶지만)

'나는 왜 UFO를 믿는가'라는 타이틀의 블로그를 운영하고 있는 사람으로서는, 아울러 본 블로그에서 성서의 여호와는 우리 인류의 역사를 직접적으로 간섭하고자 했던 외계인이며, 예수는 간접적으로 간섭하고자 한 외계인임을 줄기차게 주장하고 있는 마당에서는 특히 이에 응답할 의무가 있다고 여겨지는 바, 다음 회에 이를 집중적으로 논해 보기로 하겠다. 

* 사진 및 그림의 출처: Google. jp.