[아하! 우주] 태양 속으로…인류 최초 태양 극지 관측 탐사선 발사한다

[서울신문 나우뉴스]

유럽우주국의 태양극지 탐사선 솔라 오비터의 상상도.(출처=ESA)

인류는 아직까지 태양의 극지를 본 적이 없다. 왜냐면, 태양을 공전하는 지구의 공전 궤도면이 태양 적도와 나란하기 때문이다. 이는 태양계 탄생과 직결된 문제로, 이런 이유로 인해 태양 극지는 인류에게 아직까지 미답의 영역으로 남아 있는 셈이다. ​

그런데 이번에 태양 극 궤도를 도는 탐사선이 곧 지구를 출발, 태양으로 향할 예정이다. 따라서 곧 우리는 태양의 극지방을 최초로 살펴볼 수 있을 것이며, 이는 태양의 신비를 푸는 열쇠가 될 것으로 과학자들은 기대하고 있다.

2월 7일 태양으로 발사되는 '솔라 오비터'

이 역사적인 탐사에 오를 우주선은 유럽우주국(ESA)이 15억 달러를 투입하여 만든 '솔라 오비터'(Solar Orbiter)로, 미 항공우주국(NASA)의 강력한 지원 아래 오는 2월 7일(현지시간) 밤 플로리다주 케이프 커내버럴 공군기지에서 아틀라스 V 로켓에 실려 발사될 예정이다. 우주에 올려지는 솔라 오비터의 무게는 1800㎏으로, 태양의 극궤도에 진입하기 위해 금성을 몇 번, 지구를 한 번 플라이바이하며 중력도움을 얻을 것이다.

발사 전 점검을 받는 ESA의 솔라 오비터. 태양 극지를 탐사한다. (출처=ESA–S. Corvaja)

워싱턴 소재 해군연구소의 우주과학자 러셀 하워드는 “우리가 이제껏 봐온 모든 태양 이미지는 공전면인 황도면 내이거나 매우 가까운 지역에서 관측기기들이 잡은 것들"이라고 밝혔다. 솔라 오비터의 10가지 과학기기 중 하나인 태양광시야 카메라(HI)의 수석 연구원인 하워드는 “이제 우리는 솔라 오비터를 통해 위에서 태양을 내려다볼 수 있을 것“이라고 기대감을 나타냈다.

앞으로 7년 동안 극궤도를 도는 솔라 오비터의 유리한 시점은 태양에 관한 인류 지식의 빈 틈을 채우고 엄청난 과학적 결실을 얻어낼 것으로 과학자들은 크게 기대하고 있다.

메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주비행 센터의 프로젝트 과학자인 홀리 길버트는 “태양 극은 우리가 보다 정확하게 태양 모델링을 하는 데 특히 중요하다”고 설명하면서 "우주 기상을 예측하려면 태양의 지구 자기장에 대한 정확한 모델이 필요하다"고 덧붙였다.

NASA의 파커 태양탐사선과 합동작업하는 솔라 오비터

솔라 오비터는 NASA의 파커 태양탐사선(PSP)이 태양 미션을 띠고 발사된 지 꼭 18개월 만에 발사되는 셈인데, PSP는 현재까지 다른 어떤 우주선보다 태양에 훨씬 빠른 속도로 그리고 가까이 접근하는 기록을 세우고 있는 중이다. 7년 미션이 끝날 무렵 PSP는 태양 표면으로부터 약 616만㎞ 이내에 도달할 것이며, 태양 상대 속도는 시속 70만㎞를 찍을 것이다.

태양에 접근하는 파커 태양 탐사선 상상도.(출처=Steve Gribben/NASA/Johns Hopkins APL)

솔라 오비터는 파커처럼 태양에 가까이 접근하지는 않는다. 이 태양 궤도선의 편심 경로는 가장 가까이 접근하 때는 태양 표면으로부터 2400만㎞ 이내에 도달한다. 그러나 이 같이 먼 거리는 태양 관측에 오히려 유리한 점을 제공한다고 미션 팀 멤버들은 설명한다. 다시 말하면, 솔라 오비터와 파커는 태양 플라스마와 자기장을 관찰함에 있어 상호보완적으로 할 수 있다는 뜻이다. 더욱이 솔라 오비터는 PSP가 갖추지 못한 장비로 태양을 직접 관찰하며 촬영할 수도 있다.

PSP와 솔라 오비터는 과학자들이 태양 활동이 어떻게 진행되는지 더 잘 이해할 수 있도록 합동 작업을 진행할 것이라고 두 팀원이 밝혔다. 태양풍으로 알려진 하전 입자의 흐름이 어떻게 엄청난 속도로 가속되는지, 그리고 태양의 내부 다이나모가 어떻게 작동하는지와 같은 큰 질문에 대한 답을 찾아낼 수 있을 것으로 연구자들은 기대하고 있다. 미션 팀원들은 솔라 오비터가 5월에 과학 측정을 시작할 예정이라고 밝혔다. 두 탐사선의 미션 기간을 감안할 때, 협력은 적어도 2020년 중반까지 계속될 예정이다.

워싱턴에 있는 NASA 본부 과학 미션 이사회 태양분과 디렉터 니키 폭스는 지난 27일(현지시간) 기자회견에서 이렇게 선언했다.

"마침내 태양 물리학을 공부할 때가 됐다."

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

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