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따끈따끈 과학

따끈따끈한 뉴스들을 과학으로 풀어봅니다.

임무가 종료된 우주탐사선은 어떻게 될까?

- 화성 착륙에 실패한 유럽우주국 화성탐사선은 어떻게 됐을까?

유럽우주국(ESA)의 화성탐사선 스키파렐리(Schiaparelli)는 지난 11월 19일 화성 대기에 안정적으로 진입했지만, 센서가 데이터를 잘못 해석해 착륙 중 화성 표면과 충돌해 폭발했다. 착륙 중 낙하산을 편 후 역추진 로켓을 작동시켜 표면에 천천히 착륙해야 하는데, 센서가 지상 3.7km에 있던 순간을 지표면 아래에 있는 것으로 착각해 낙하산을 미리 편 후 역추진 로켓을 3초 동안만 작동했다. 그 후 자유낙하를 하면서 시속 300km의 속도로 그대로 떨어져 화성표면과 충돌하며 폭발해 버린 것이다. 미국항공우주국(NASA)의 탐사선이 스키파렐리의 착륙 예정 지점 주변에 검은 부분을 포착했는데, 전문가들은 연료 탱크가 폭발했을 때 생길 수 있는 흔적이고 주변에 50cm 깊이 정도로 보이는 구덩이가 파여 있는 것으로 봤다. 아직 조사 중이라 2017년 초에 나올 보고서에 충돌 과정 등 모든 것이 담길 것이라고 한다. 이처럼 우주탐사선들 중에 많은 경우는 임무를 수행하기도 전에 폭발해 버리기도 한다.

스키파렐리 충돌흔적

미국우주항공국(NASA)의 탐사선이 동일 장소를 돌며 지난 5월 29일 촬영됐던 이미지와 10월 20일 촬영한 이미지를 비교해 보면 새로운 흔적이 보인다. 새롭게 나타난 까맣게 보이는 흔적이 10월 19일 화성에 도착한 스키파렐리의 충돌흔적인 것으로 추정된다. 오른쪽은 왼쪽 사각형 안을 확대한 이미지. / 이미지 출처 : NASA/JPL-Caltech/MSSS


- 무인 화성 기후궤도 탐사선(MCO)의 어이없는 폭발

어이없는 실수로 탐사에 실패한 탐사선도 있었는데, 1999년 미국항공우주국(NASA)의 무인 화성 기후궤도 탐사선이 화성에 도착하며 폭발한 사건을 예로 들 수 있다. 이 사고는 MCO의 제작사인 미국 록히드마틴은 점화 데이터를 야드 단위로 작성했는데, 미국항공우주국(NASA)의 제트추진연구소(JPL)은 이 단위를 미터로 착각하면서 생긴 일이었다. 결국 미국항공우주국(NASA)은 탐사선을 지나치게 낮은 궤도로 진입시켰고, 그 결과 화성에 도착하자마자 터져버렸다. 이후 미국항공우주국(NASA)은 탐사작업에서 km, kg등 미터법에 따른 국제표준단위를 사용하겠다고 밝혔다.


- 충돌하는 순간까지 미션을 수행했던 달 탐사선, 라디(LADEE)

미국항공우주국(NASA)의 고다드우주비행센터가 2013년 달 탐사선 라디(LADEE)를 발사했다. 이 탐사선에는 현재 사용 중인 무선 주파보다 10~100배 빠른 속도로 통신이 가능한 레이저 통신이 가능한 LLCD(Lunar Laser Communications Demonstration)이 탑재돼 있었다. 다음해인 2014년 9월 미국항공우주국(NASA)가 발사한 달 정찰 궤도탐사선(LRO)이 달 탐사선 라디(LADEE)의 무덤을 찾았다며 그 사진을 공개했다. 공개된 사진 속에는 달 서쪽 가장자리 크레이터인 선드맨 V 인근으로, 세탁기 정도의 크기였던 라디(LADEE)의 추락 여파로 약 3m 넓이의 작은 크레이터가 생성돼 있었다.

라디(LADEE)는 달 부근에 존재하는 극히 희박한 달의 대기와 그 대기 중을 떠도는 먼지를 탐사할 목적으로 발사됐다. 실제로 라디(LADEE)는 달 대기층의 화학성분과 먼지 입자를 분석한 자료를 수십만 건 지구로 보내왔고, 달과 충돌해 수명을 다하는 마지막 순간까지도 자신의 임무를 수행했다고 한다.


- 임무를 위해 혜성으로 날아갔던 로제타 탐사선의 최후는?

로제타((Rosetta) 탐사선은 2004년 3월 유럽우주국(ESA)가 발사해 2014년 11월 12일 약 10년여 동안 여행해 ‘67P/추류모프-게라시멘코’ 혜성 표면에 세계 최초로 착륙선 필레를 혜성에 착륙시킨 탐사선이다. 하지만 안타깝게도 착륙선 필레는 햇빛이 닿지 않는 혜성의 골짜기에 불시착했고 착륙 3일 만에 배터리가 부족해 활동을 멈췄다. 로제타는 관측활동을 계속하며 필레를 찾기 위해 혜성의 궤도를 따라 돌고 있었다.

그 후 2015년 6월, 필레가 “안녕 지구! 들리나요?”란 메시지를 보내 교신이 됐으나 머지않은 7월 다시 교신이 두절됐다. 2016년 9월 2일 로제타의 고해상도 카메라가 어두운 바위틈에서 필레가 90도로 누운 채 끼어있는 것을 발견했다. 그러고 나서 2016년 9월 30일에는 필레를 찾기 위해 혜성 궤도를 따라 돌던 로제타도 자유낙하해 혜성 표면에 충돌했다. 로제타는 충돌 순간까지도 혜성 표면을 촬영해 지구로 전송한 후, 약 12년간의 임무가 종료됐다. 로제타의 과학적 발견도 대단한 것들인데, 혜성에서 단백질을 만드는 아미노산을 발견했고, 혜성이 초기 지구에 생명체를 만들 물질을 전달했다는 것을 입증했다.

필레

2016년 9월 5일 로제타가 발견한 착륙선 필레의 모습. 바위틈에 90도로 누워 끼어버린 모습이다. / 이미지 출처 : Main image and lander inset: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; context: ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0 

 

- 태양계 밖으로 날아간 보이저 1호!

보이저 1호

태양계 밖으로 날아간 보이저 1호. 지금도 계속 지구로부터 멀어지고 있는 중이다. / 이미지 출처 : NASA


보이저 1호(Voyager 1)는 현재까지도 작동하고 있는 미국항공우주국(NASA)의 태양계 무인 탐사선이다. 1977년 9월 5일 발사됐고, 1979년 3월에 목성, 1980년 11월에 토성을 지나면서 이 행성들과 그 위성들에 대한 많은 사진과 데이터를 지구로 전송했다. 보이저 1호보다 먼저 발사된 보이저 2호와 함께 보이저 1호, 2호가 태양계를 탐사하며 밝혀낸 중요한 발견들이 많지만 가장 놀라운 것 중 하나는 보이저 1호가 목성을 지나면서 파이오니어 10호, 11호가 발견하지 못했던 목성의 위성 이오에서 일어나는 화산활동의 존재를 밝혔다는 것이다. 1989년에 본래의 임무인 태양계 탐사를 성공적으로 마친 보이저 1호는, 태양계를 지나 현재 성간 공간에서 새로운 임무를 수행하고 있다. 예상 수명을 훨씬 뛰어넘어 현재까지 작동되고 있는 보이저 1호는 길면 2030년까지 지구와 통신이 가능할 것으로 예상된다.

보이저 1호는 인류가 만든 물체 중 최초로 태양계를 벗어났고, 인류 역사상 가장 멀리까지 날아간 물체다. 심지어는 현재도 계속 지구로부터 멀어지고 있는 중이다.

이오

보이저 1호가 촬용한 목성의 위성 이오에 활동 중인 화산의 모습. / 이미지 출처 : NASA/JPL

 

- 지구로 돌아온 탐사선, 일본 소행성 탐사선 ‘하야부사’

‘하야부사’는 2003년 5월 9일 일본 가고시마 우주센터에서 발사된 후 지구와 화성 사이에 위치한 지름이 약500m에 불과한 소행성 ‘이토가와’로 향했다.

하야부사는 출발 초기부터 연속된 기기 고장에 시달렸다. 네 개 엔진 중 하나가 고장 나 이토가와까지 엔진 세 개로 비행했고, 세 개의 자세제어장치 중 두 개가 망가져 비행 중 균형을 잡기도 어려웠다. 그럼에도 연료분사를 통해 자세를 잡아가며 원래의 계획대로 2년간 태양을 두 바퀴 돌며 2005년 6월 소행성 이토가와에 도착했다. 도착 후 2005년 11월 20일 첫 착륙에서 1초간 소행성 샘플을 채집하려 했지만 모래조각을 튕기기 위한 탄환발사가 안돼 실패했다. 11월 26일 다시 착륙해 1초간 이토가와에 머무르면서 지름 1cm의 금속 총알을 발사해 튕겨나온 모래 조각을 수집기로 모아 귀환 캡슐에 담았다. 

이후 하야부사의 귀환 역시 순조롭지 못했다. 부품이 차례로 망가져 움직이는 게 기적이었을 정도였다. 궤도에서 이탈한 뒤 통신까지 두절됐다. 하야부사는 우주 미아로 전락할 수 있는 상황이었으나 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 매일 전파를 발사해 하야부사와의 통신을 시도한 끝에 7주 만에 20초 동안 교신에 성공해 하야부사의 궤도를 바로잡았다. 그 후에도 전기추진엔진 4기가 모두 고장 나 사용할 수 없게 돼 동력장치를 비상용 이온엔진으로 전환해 귀환을 노렸다. 이후 하야부사 본체는 대기권으로 진입하면서 불타버렸다. 다행이 그 이전에 계획대로 토양 샘플을 담은 캡슐을 분리시켰었고, 이 캡슐은 대기권으로 진입해 낙하산을 편 뒤 호주 우메라 사막에 무사히 내려앉았다. 이 캡슐에 담긴 샘플은 ‘태양계의 화석’인 셈이다. 45억 년 전 태양계 당시의 형성 과정을 이해하는 귀중한 자료가 될 것이다.

달 이외의 행성이나 천체에 우주탐사선이 착륙한 뒤 다시 지구로 돌아온 것은 하야부사가 세계 최초였다.

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