NASA가 처음으로 명왕성 너머에 있는 태양계 천체를 탐사한다

아직까지 울티마 툴리가 어떻게 생겼는지 과학자들은 짐작만 할 수 있을 따름이다 Image copyright NASA/JHU-APL/SWRI
이미지 캡션 아직까지 울티마 툴리가 어떻게 생겼는지 과학자들은 짐작만 할 수 있을 따름이다

미 항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스 탐사선에게 아마도 태양계 외곽의 얼어붙은 세계를 탐사하기 전 내려질 마지막 명령이 보내졌다.

탐사선이 '울티마 툴리'로 알려진 직경 30km 가량의 천체를 지나게 되면 태양계의 천체 탐사에서 최장거리 탐사 기록을 세우게 된다. 울티마 툴리는 지구로부터 65억km 가량 떨어져 있다.

새로 전송된 명령에는 2초 정도의 타이밍 보정도 포함돼 있다. 뉴호라이즌스가 초속 14km의 매우 빠른 속도로 울티마 툴리를 지날 때 언제 어디를 향해 카메라를 향해야 할지를 지정한 것이다.

"우주선은 건강하며 우린 매우 들뜬 상태입니다!" 임무운영매니저 앨리스 보우먼은 미국 메릴랜드주 존스홉킨스대학교 응용물리학 실험실에 딸린 통제실에서 기자들에게 말했다.

이미지 캡션 지구에서 울티마 툴리까지의 거리

뉴호라이즌스는 그리니치표준시 05시 33분에 울티마 툴리의 표면에 3500km 가량으로 최근접하게 될 예정이다.

탐사선은 기가바이트급의 사진을 비롯한 다른 과학 자료들을 수집하도록 프로그램돼 있다.

울티마 툴리는 해왕성 바깥의 궤도를 따라 태양 주변을 회전하는 얼어붙은 물질들의 집단인 '카이퍼 대'에 포함된 천체다. 울티마 툴리는 2015년 뉴호라이즌스가 지나친 명왕성보다도 바깥에 있다.

울티마 툴리와 같은 카이퍼 대 천체는 수십만 개가 있는 것으로 예상되며 이들은 단단히 얼어붙어 있어 46억 년 전 태양계가 형성됐을 때 어떤 상태였는지에 대한 증거를 갖고 있을 확률이 매우 높다.

이번 임무를 담당하고 있는 과학자인 할 위버는 울티마 툴리가 "아마도 우주선과 조우하는 가장 원시적인 물체이자 초기 태양계에 대한 가장 좋은 유적일 것"이라고 말했다.

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뉴호라이즌스의 수석과학자 앨런 스턴: "순수한 과학이자 순수한 탐험이죠"

뉴호라이즌스는 울티마 툴리에 접근하면서 이미 수백 장의 사진을 촬영했다. 울티마 툴리는 이 사진들에서 희미한 점으로만 보이지만 여기서 확보한 정보는 임무 팀으로 하여금 탐사선을 안내할 수 있는 항행 모델을 개발하는 데 매우 중요한 것이었다.

그러나 이 사진들은 또다른 수수께끼도 안겼다. 이 천체에서 반사된 빛은 그 모양과 회전이 불규칙적일 것으로 예상된 천체에서 나올 것으로 예상된 것보다 더 평평했다.

이 '빛 굴절'에 변이가 부족한 데 대한 몇가지 설명이 제기됐다. 단순히 사진이 촬영된 각도에 따른 것일 수도 있다는 설명도 있었고 울티마 툴리가 어쩌면 서로 움직이는 2개 이상의 물체일 수 있다는 설명도 있었다.

후자의 가능성은 오랫동안 추측의 영역에 남아있었다.

왜 뉴호라이즌스는 울티마 툴리를 탐사하는 걸까?

NASA는 명왕성 너머에 있는 무언가를 탐사하길 원했고 울티마 툴리는 도달이 가능한 천체였다.

울티마 툴리는 허블 망원경을 통해 4년 전에서야 발견된 것이다.

처음에 (486958) 2014 MU69로 명명된 이 천체에는 나중에 울티마 툴리라는 보다 부르기 쉬운 이름이 붙었다.

라틴어로 '알려진 세계 너머에 있는 곳'을 뜻한다.

비슷한 크기의 카이퍼 대 천체들과 마찬가지로 울티마 툴리는 상당 부분이 얼음과 먼지 그리고 어쩌면 태양계가 생겨났을 때 발생한 큰 암석 조각들로 이루어졌을 것으로 추정된다.

이론적으로 이런 천체들은 감자나 땅콩과 같이 늘어진 모양을 하고 있을 것으로 여겨진다.

원거리 망원경 관측에 따르면 울티마 툴리의 표면은 매우 어둡고 붉은기를 띠고 있을 것으로 여겨진다. 표면에 닿는 빛의 단 10% 가량만 반사할 정도로 표면이 어두운 것은 영겁에 가까운 세월동안 우주선과 엑스선과 같은 고에너지 방사선에 탔기 때문이다.

뉴호라이즌스는 울티마 툴리의 표면과 회전, 성분과 환경을 연구할 예정이다.

과학자들은 지구로부터 멀리 떨어진 카이퍼 대가 어떻게 이루어져 있는지 알고자 한다. 한 가지 가설은 조약돌 크기의 알갱이들이 무수한 숫자로 뭉쳐서 이루어졌다는 것이다.

이번 근접통과로 무엇을 기대할 수 있을까?

눈 깜빡할 새에 놓칠 수도 있다. 2015년 7월에 있었던 명왕성과의 조우와는 달리 고해상도의 사진이 나오진 않는다. 근접통과의 시점에서도 울티마 툴리는 여전히 카메라에서 하나의 점처럼 보일 것이다.

그러나 탐사선과 울티마 툴리의 간격이 3,500km로 명왕성을 통과했을 때의 거리인 12,500km보다 더 가까워 표면에 대한 더 자세한 정보를 획득할 수 있을 것이다. 카메라의 초점이 제대로 맞춰지면 직경 33m 정도되는 작은 특징도 식별히 가능하다.

뉴호라이즌스가 측정 장비를 울티마 툴리의 방향에 맞춰야 하기 때문에 정보를 수집하는 동안 지구를 향해 안테나를 맞출 수는 없다.

때문에 탐사선이 지구로 사진을 전송하기 시작하는 것은 새해 첫날즈음이 될 것으로 보인다.

탐사선이 보내온 업데이트와 데이터는 NASA의 커다란 무선 안테나 무리를 통해 그리니치표준시로 15시 28분 경 수신될 예정이다.

Image copyright NASA / JHUAPL / SWRI
이미지 캡션 이번 고해상도 사진의 디테일은 뉴호라이즌스가 명왕성을 촬영했을 때보다 더 뛰어날 것이다

이번 근접비행은 얼마나 큰 도전인가?

어떤 의미에서 이번 탐사는 명왕성 때보다 더 어렵다.

촬영해야 할 물체의 크기가 백 배는 더 작기 때문이다.

뉴호라이즌스는 명왕성 때보다 천체에 더 가까이 다가갈 것이기 때문에 사진의 디테일에는 좋은 소식이지만 조금이라도 타이밍이 어긋나면 탐사선은 빈 우주공간의 사진을 보내게 될 수 있다.

이는 큰 걱정거리다. 울티마 툴리는 겨우 4년 전에 발견됐기 때문에 그 위치와 움직임은 명왕성보다 더 불확실성이 크다.

때문에 이번에 마지막으로 입력된 타이밍 명령이 특히 중요하다.

게다가 이 모든 것들이 지구로부터 66억 킬로미터 떨어진 곳에서 벌어진다는 것도 염두에 둬야 한다.

이 정도로 떨어진 거리에서는 무선 신호가 지구에 닿기까지 6시간 8분이 걸린다.

게다가 데이터 전송속도는 매우 느려 초당 1,000비트 정도다.

새해 첫날 늦게가 돼서야 최초의 사진 몇장이 전송 완료될 것이고 2020년 9월이 돼야 이번 근접비행을 통해 뉴호라이즌스가 획득한 모든 자료를 내려받는 게 가능해질 것이다.

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