아라타입니다.




[우주] 지구에서 가장 멀리 있는 인위적 개체, 보이저 1-2호 (1/3)
https://pgr21.net../?b=8&n=51512
[우주] 지구에서 가장 멀리 있는 인위적 개체, 보이저 1-2호 (2/3)
https://pgr21.net../?b=8&n=51534


우주에 관한 피지알의 뜨거운 관심을, 보이저 1호글(2/3)의 늘어가는 추천수로 확인할 수 있었습니다.
그러나 조회수를 보자면 '우주'라는 막연한 단어는, 약간 매니아적인 성향을 띄는게 맞네요.
그 '코스모스 매니아' 분들과 함께, 보이저 글 대단원의 막을 장식해 보려합니다.



자, 가시죠. (Here, we go)


우선 이전 글보다 더한 스압을 예상합니다...;;


[Voyager 2]



1. 보이저 2호





- 보이저 2호의 전체적인 배경 및 탐사선 디자인, 성능, 하나의 목표 등등은 보이저 1호와 동일합니다. (쌍둥이)
   무게가 1호와 동일한 722kg이란 것은 1호가 장착하고 있는 모든 것을 갖추었고,
   그 의미는 달리하자면 1호가 했던 모든 미션수행을 2호도 동일하게 수행할 수 있다는 얘기죠.

   또한 동일한 핵연료 덕분에, 1호와 마찬가지로 예상치 못하게 수명이 연장되어지게 된 점도 동일합니다.

   다만, 어찌하다 보니 2호의 타이틀을 달고 1호 보다 먼저 쏘아올려지게 되었다는 점이 특이하네요.

   그 때 나사의 컴퓨터 제어가 잠시 오류를 발생시켜 2호의 발사에 영향을 끼치기도 했지만,
   다행히 정신을 차려 계획한 날에 쏘아 올릴 수 있게 됩니다.
   당시 그 날이 아닐경우, 170년만에 오는 '그랜드투어' (행성간 공전궤도상 위치가 일치되는 시점)을 놓치게 되어,
   반드시 계획한 날에 보내져야만 했었기에, 적지않은 인원이 긴장했었습니다..

   현재 이 보이저 2호는,
   보이저 1호 다음으로 인간이 만든 인위적 개체 중 지구와 먼 곳에 있는 두번째 개체입니다.
  

- 1호와 마찬가지로, 목성과 토성의 탐사를 첫번째 임무로 수여받고,
   1호와는 또 다르게 천왕성과 해왕성까지 섭렵하라는 두번째 임무를 수여 받았습니다.
   결과적으로 말씀드리자면,
   현재까지 보이저 2호외에 천왕 해왕성에 접근한 탐사선은 없었고, 앞으로의 계획도 없으며,
   그 결과 지구상에 있는 천왕성과 해왕성의 모든 사진원본은 모두 이 녀석이 보내어 준 것들입니다.
   무려 8천장에 가까운 사진을 초당 20byte로 전송했던 것이죠.
   이 어찌 기특하지 않을 수 있겠습니까..

   목성과 토성을 가본 탐사선은 보이저 외에 몇몇 있습니다.
   지금도 토성을 탐사중인 카시니호도 있구요.
   참고로, 카시니호는 몇발 더 나아가, 토성의 위성인 타이탄에 직접 착륙도 했습니다.
   얘는 2017년 임무를 종료하게 되고, 토성의 대기로 접근시켜 파괴할 계획이라고 합니다.



   위 그림을 보시면, 파이오니아 형제와 보이저형제의 추진방향이 보이실 겁니다.
   나사는 이 주변 우주를 다 탐험할 생각인지, 막 쏘아대고 있던 시기네요..
   또 참고로, 파이오니아 10호와 11호에는 각각 우주인에게 보내는 메세지인 골든디스크를 부착하고 있습니다.
   이를 참고로 보이저에는 좀 더 업그레이드된 디스크를 장착하게 된 것이죠.
   또한 파이오니아 형제가 지구상에서 가장 먼저 목성과 토성을 탐사한 개체인데요,
   그 때의 정보를 바탕으로 보이저 계획이 좀 더 정교하게 꾸며질 수 있었던 것이었죠.
   그리고, 보이저 형제가 아니었다면 현재 지구상에서 가장 먼 개체가 될 수도 있었구요..

   현재는 이 파이오니아 형제 모두 2003년을 기해 지구와 교신이 끊겨져 사실 소행성과 충돌했는지 여부도 파악이 안됩니다..
   앞으로 보이저가 겪을 운명을 미리 체험한 파이오니아..
   '수고했다..'
  

- 2호 역시, 1호와 동일한 외계생명체에게 보내기 위한 골든디스크를 본체 옆에 장착하고 있습니다.
   참고로 그 디스크에 55개국 언어의 인사말이 담겨있는데, 한국어도 여성목소리로 '안녕하세요' 다섯음절이 담겨있습니다..
   실제 들어보면, 민선이 목소리 같기도 하고....



2. 보이저 2호의 스윙-바이

- 여기서 해왕성까지 궤도에 맞게 도달해야 하는 보이저 2호의 스윙-바이에 대해 좀 더 알아봅시다.



   위 그림에서 보시면, 1호는 토성을 마지막으로 궁극적인 탐사목적은 끝났기에,
   다음 탐사를 위한 정확한 궤도의 스윙바이는 없었습니다.
   그저 알파센타우리 방향으로만 보내어지면 되었던 것이죠.

   그에 반해, 2호는 천왕성, 해왕성을 반드시 거쳐야 하는 더 중요한 임무가 있기에,
   이 녀석의 스윙-바이는 1호보다 더욱 더 정교해야만 했던 겁니다.

  좀 더 정확한 스윙-바이 방법을 위해 다음 자료를 찾았습니다.



   2호가 목성을 스윙-바이하는 궤도를 그림으로 나타낸 것입니다.
   대략 어떻게 이루어지는지 감이 잡히시죠?

   목성의 각 위성으로부터 최대한 근접되게 비행하여 그 위성의 중력까지도 추진력을 삼아,
   목성과 최근접함과 동시에 궤도를 바로 수정하여 그 탄력을 그대로 유지하고 날아가는 것이죠.
   이렇게 해야 인간의 추진한계보다, 더 강력한 추진력으로 그나마 짧은 시간에 다른 행성에 도착할 수 있으니까요.
  


   위 그림을 보시면, 2호가 스윙바이를 할 때마다 엄청나게 속도가 증가함을 알 수 있습니다.
   하나의 행성에서 스윙바이를 위해 최대로 접근했다가 벗어나면서,
   다시 그 행성의 중력으로 인해 멀어질동안 속도가 줄어들죠..


   자, 이제 스윙바이도 마쳤으니, 보이저 2호가 지나간 행적을 한 번 따라가볼까요?



3. 보이저 2호 미션 일지

- 1977년 8월 20일, 미국 플로리다 캐이프 커네버럴 공군기지에서 1호보다 먼저 발사
- 1977년 12월 10일, 화성을 지나 행성간 벨트에 진입(1호와 동일)
- 1977년 12월 19일, 1호에게 추월당함
- 1978년 10월 21일, 행성간 벨트를 거의 벗어남
- 1979년 4월 25일 , 목성 관측 시작

   보이저 2호도 1호보단 조금 늦었지만, 목성에 도착을 했습니다.
   1979년 7월 9일, 목성에서 57만km 까지 초근접하여 사진 촬영을 시작합니다.


   위성 칼리스토의 완벽한 구도


   2호가 촬영한 칼리스토의 분화구


   무언가가 할퀸듯한 자국의 유로파

- 나사의 과학자들은, 보이저 1호가 보내온 낮은해상도의 위성 유로파 사진만 보다가,
   2호가 보내온 완전 선명한 유로파 사진을 보곤 깜짝 놀랐습니다.
   보내온 사진을 분석하여,
   유로파는 소보루빵처럼 겉은 얼음으로 뒤덮혀 있고 속은 바다가 흐를 거라고 나사는 추정할 수 있었습니다.

   그래서 현재 나사는 여유만 되면,
   이 유로파에 드릴을 단 탐사선을 보내 얼음을 한 번 파보고 싶어하죠..
   과연 그 안에 바다가 있으며, 있다면 어떤 생명체가 살지 알아보고 싶으니까요..
   아마 대왕오징어 같은..?
  

   2호의 위성 가니메데 초근접 사진


   2호가 찍은 대적점 초근접 사진



   목성의 고리 촬영
  

   너무나 귀여운 목성의 위성, 이오


이 보이저 2호는 목성에서 1호가 하지 못했던 아주 큰 성과(목성의 위성 3개를 새로이 발견)를 냅니다.
목성의 고리 근처에서 또다른 작은 위성 두 개를 발견하고,
위성 이오와 아말테아의 궤도에서 다시 하나의 작은 위성을 발견하게 된 것입니다.
역시 보이저 2호도 주위를 둘러보는 그 자체가 지구의 역사가 되는 셈이네요..


이제 목성을 지나 토성으로 향해 출발합니다..


- 1981년 6월 5일, 토성 관측 시작

  아아 목성을 지나 멀리멀리 달려 토성에 도착할 즈음, 저~기 앞에 토성이 보이네요..
  그런데, 너무나 이쁜 모습을 하고 있는게 아니겠습니까?!?!
  놓칠 수 없이 바로 촬영을 하니,



   이렇게 이쁜 토성과 그 위성 테티스, 디오네, 레아와 함께 사진이 찍혔습니다..
   너무 이쁘지 않습니까?


  2호가 찍은 이쁜 토성


  위성 레아와 디온과 함께..


  59만km 상공에서 촬영한 위성 테티스의 엄청난 크레이터 자국


  2호가 찍은 토성의 북쪽 극지방, UV필터 적용


  주변 위성의 탄소화합물로 인해, 반은 검고 반은 흰 위성 이아페투스 촬영,


  물이 흐른 자국이 선명하게 찍힌, 위성 엔셀라두스
  참고로, 토성의 대부분 위성은 얼음으로 구성된 얼음덩어리 위성입니다..
  보통 겉표면은 거의 얼음으로 뒤덮혀 있는 셈이죠..
  특이하게 타이탄이 짙은 대기로 되어있긴 하구요..


  토성의 대표위성, 타이탄

  타이탄에 대해 잠시 설명을 좀 드리자면,
  이 토성의 위성 타이탄은 우선 크기가 태양계 위성 중 가니메데 다음으로 두번째 사이즈를 자랑합니다.
  달 보다 약간 더 크죠..
  이 녀석은 1600년대에 네덜란드 과학자 '호이겐스'에 의해 발견되어져,
  현재 타이탄에 머물고 있는 카시니-호이겐스호의 이름에 발견자가 들어가 있습니다..

  우선 두터운 대기층에는 태양계 유일하게 지구와 비슷하게 대부분의 대기가 질소로 이루어져 있고,
  표면엔 다량의 호수가 발견되기도 했으나,
  지표면의 온도가 무려 영하 180도에 달해, 저 호수는 물이 아니라 탄화수소가 액체상태로 있는 것입니다.
  흔히 저 타이탄의 무지막지한 양의 가스에너지들을 지구로 가져온다면,
  전세계가 수백년간 사용하고도 남을만큼의 양이라고 합니다.

  왜냐면, 현재 우리가 지구에서 찾아 소비한 양보다 더 많은 양이 타이탄에 보이니까요..
  현재는 카시니호가 머물면서 사진도 많이 전송해오고 있어 연구가 활발하긴 하지만,
  너무나 먼 곳이기에 인류의 손길이 직접적으로 닿을 순 없습니다..


  카시니호가 보내온 타이탄의 실제 표면


이 보이저 2호의 토성에서의 성과는,
극지방에서 초속 500m의 강력한 폭풍이 불고 있음을 확인하였고,
이 2호로 인해 수천개의 가느다란 토성고리가 대부분 얼음덩이라 파편들로 구성됨을 알 수 있었고,
그리고 위성의 표면을 초근접해서 촬영하여 아주 선명한 이미지를 확보할 수 있었습니다.


토성에서 다시 스윙바이 후 천왕성으로 출발!


- 1985년 11월 4일 , 천왕성 관측 시작

  인류 역사상 단 한번, 그리고 앞으로 계획도 다시 없는 천왕성 직접 탐사.
  그 주인공으로 보이저 2호가 낙점되어, 토성을 거쳐 무사히 천왕성으로 접근했습니다..

  토성에서 무려 4년을 날아올만큼 너무나도 먼 거리에 있는 천왕성..
  대부분의 대기가 메탄으로 구성되어져, 우주에서 바라보면 파란색으로 보입니다..

  태양계의 행성 중 세번째로 큰 천왕성은, 무려 28억km의 거리에서 태양을 공전하고 있습니다. (새삼 태양중력의 위엄)
  지구가 태양을 1회 공전하는것을 기준으로 1년을 삼듯이,
  천왕성의 1년은 지구의 계산법으로 84년입니다..
  인간이 태어나 죽을 때 쯤, 천왕성이 태양을 한바퀴 도는 셈이죠..
  엄청나게 느리게 돈다기보다, 엄청나게 멀리있다는 개념으로 받아들여야 합니다..

  이 보이저 2호가 가기전, 지구에서 바로본 천왕성은,
  자전축이 기울어져 있고 너무나 멀어 희미하게만 보이는 천왕성에 대해 대체 뭘 연구해야 하는지 감을 잡지 못했습니다.
  그래서 아마 이 보이저를 날리고 싶었을지도 모르죠..


  천왕성은 자전축이 공전축과 거의 맞닿을 정도로 기울어져 허블망원경이 찍었을 때 고리가 이런모양으로 보이기도 했습니다.


  2호가 찍은 완벽한 구도의 천왕성

  2호의 가시영역에서 찍은 천왕성의 사진은,
  다른 가스행성들의 특징인 고리나 구름폭풍 모양이 전혀없는 아주 밋밋한 하늘색의 행성이었으나,
  지금껏 과학자들에게서 밝혀온 천왕성은 날씨와 계절의 변화가 있고,
  천왕성내 바람의 속도는 무려 초속 250m(시속 900km)로 밝혀졌습니다.


  2호가 찍은 위성 아리엘.
  보이저 2호가 아니었으면 이 세상 사람 누구도 몰랐을 아리엘의 거친 표면입니다..



  2호가 바라본 위성 미란다와 초근접 사진


  2호가 찍은 위성 오베론


  2호가 찍은 위성 티타니아


역시 2호가 찍은 위성 움브리엘

  위 5개의 위성이 천왕성의 주요위성입니다.
  이 위성들의 이름은 모두 셰익스피어의 희곡에서 이름을 따온 것들입니다.


  2호에 의해 새로이 발견된 위성 줄리엣



보이저 2호가 천왕성에 오기 전까지는 5개로 알고 있었던 위성이, 무려 5개의 새로운 위성의 발견으로 10개가 됩니다.
얘가 한번 훑고 지나가면 그 자체가 지구가 새로이 기록하는 우주역사.
역시 와보지 않고는 알 수 없는, 그야말로 불여일견.

천왕성을 직접 볼 수 있었던 기회도 잠시,
보이저 2호는 다시 해왕성을 향해 천왕성에서의 스윙바이를 성공적으로 마치게 됩니다..


- 1989년 6월 5일, 해왕성 관측 시작

우선, 지금까지 해왕성을 접근 통과한 우주탐사선은 보이저 2호가 유일.
그러니 이세상의 모든 해왕성 근접사진은 이 녀석의 단독적인 결과물.

보이저 2호의 마지막 행성인 해왕성 탐사임무의 완벽한 수행을 위해,
나사의 수석과학기술자 및 비행 컨트롤러 등등 모든 기술진들이 잔뜩 긴장하며 최선을 다해 해왕성으로의 근접을 이루어 냈습니다.
해왕성과 그의 거대한 위성인 트리톤과의 궤도를 계산하는 방법이 아주 까다로웠는데,
다행히 수차례의 컴퓨터 시뮬레이션으로 최적의 궤도를 파악,
해왕성에서의 스윙바이도 아주 성공적으로 할 수 있었습니다.

왜냐면, 보이저 형제는 해당 행성을 스치면서 사진촬영 및 탐사를 진행하는 것이기 때문에,
최적의 스윙바이 궤도를 정해놓고 그 궤도를 따라 가는게 상당히 중요한 것이죠.



  2호가 보내온 해왕성과 그 고리

  다시 말씀드리자면, 천왕성과 해왕성은 왜 푸른색으로 보이느냐면,
  두 행성의 대기는 거의 비슷한 기체들로 구성되어져 있고,
  그 대기 중 메탄에 의해 태양빛의 붉은 빛은 흡수를 하고 푸른빛은 반사를 시키기 때문에,
  우주에서 보는 이런 대기의 행성들은 푸르게 보이는 것입니다..
  언젠가 퀴즈쇼에 나간다면, 꼭 맞추시길.....



  2호가 촬영한 더 근접한 해왕성

  이 2호가 아니었으면, 해왕성 표면의 검은 부분(대암점)은 발견되지 않았을 것입니다.
  또한 1995년 허블이 찍었을 때는 이 대암점이 발견되지 않기도 했죠..
  다행히 2호가 가까이 갔을 때 발견되었기에,
  해왕성 대기권의 작용이 아주 활발함을 알 수 있었을테지요.

  실제 해왕성에는 초속 600m에 달하는(음속의 두 배..;;) 초강력한 폭풍이 대기를 휩쓸고 있습니다..
  너무나 엄청난 속도의 바람이라, 감히 상상이 안가네요..


  2호의 카메라가 수 초에 걸친 장노출을 주고찍은 해왕성의 고리



  멜론껍데기 같은 모양의 위성 트리톤

  이 사진을 전송받은 과학자들은.. 얼마나 좋았을까요..
  지구에선 도저히 볼 수 없어 궁금해 미치려던 그 곳의 표면을 이렇게 찍어 전송해 주다니..
  이 녀석 덕택에 트리톤의 표면이, 멀론껍데기 같이 생김을 알게 되었습니다..


  2호가 찍은 해왕성과 그의 자식 트리톤..


  트리톤 초근접.. 오오 신비롭습니다.. 대체 무엇이 저기 저렇게 직선을 그어놓았을까요..


  사진상으로 연두색으로 보이는 부분이 트리톤의 얇은 대기권입니다.
  이 역시 2호의 작품으로, 트리톤에 희박하게나마 대기가 있다는 사실을 다시 우주역사서에 기록.


이렇게 해왕성과 그의 위성 트리톤을 스치며,
나사가 예상했던 것보다 훨씬 더 임무를 잘 수행해 준 보이저 2호는,
공식적인 행성탐사의 임무를 종료하고 다시금 스윙바이를 하여,
1호와 마찬가지로 미지의 세계로 머나먼 대장정에 돌입하게 됩니다..

- 1989년 10월 2일, 행성관찰 임무 종료 후 미션 확장 - 1호와 같은 운명이 되라
- 2012년 10월 기준, 태양으로부터 100AU 거리 기록





4. 보이저 2호의 미래

- 보이저 1호는 현재 성간공간에 진입했다고는 알려져 있고, 2호 역시 성간공간에 거의 근접해 있습니다..
   1호와 마찬가지로 약 2030년까지는 지구와의 통신이 가능하기에,
   실제 정확히 어느 지점을 통과하는지 알 수 있습니다.

   뭐 더욱 실제를 말한다면,
   날아간 거리는 알 수 있으나, 그 거리에 위치한 알 수 없는 영역이 실존하는지는 추측이기에,
   그게 실제인지 아닌지.. 대략 난감하기는 하죠..
   그러나 뭐, 그정도 거리라면.. 이게 그거고 그게 이거인 셈입니다.. 논하기에 벅차다는 말이죠..

   그럼 여기서 궁금한 점이, 왜 명왕성은 확인하러 가지 않았냐는 건데,
   우선 명왕성이라는 녀석은 공전궤도 자체가 다른 행성과는 너무나 기울기가 달라 궤도를 잡기에 어려움이 있고,
   너무나도 멀리 떨어져 있었기 때문이기도 합니다..
   뭐 그냥 접근 자체가 불가능했기에, 애초에 계획에 포함시키지도 않았겠죠..
   아마, 명왕성을 가려면 처음부터 명왕성을 향해 날아가야 할 것입니다..
   그 후 지금까지 명왕성 탐사에 대한 계획은 수차례 있어왔으나,
   행성에서도 탈락한 오늘날 굳이 비싼 돈들여 갈 필요를 더는 못 느끼고 있는 것 같네요..


  

  보이저 2호는 대략 어디쯤 날아가고 있을까요..
  성간공간에는 진입했을까요..?
  
  이 외로운 여행에 누구하다 동반자없이,
  홀로 쓸쓸히 더욱 더 깊은 어둠을 향해 날아가는 기분은 어떨까요..

  지금 이 순간, 시간이 가는 것 자체가 하나의 역사가 되고 있는 보이저 형제들..
  그 속도로 날아간다면, 이론상 우리보단 그래도 나이를 조금씩은 덜 막을 겁니다..
  
  현재 이 보이저 2호의 임무는,
  별 '시리우스'를 향해 부서지기 전까지 날아가는 것입니다.
  시리우스는 현재 보이저의 속도로 29만년이나 날아가야 하죠..
  29만년 후 인류가 기꺼이 살아남아 이 보이저가 주는 새로운 이야기를 들을 수 있었으면 좋겠군요..

  


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5. 보이저 글을 마치며..


  이번 이 보이저 1-2호로 알아본 탐사선의 임무와 그의 세부 내용들..

  결국 처음의 의도와는 다르게,
  이 글을 쓰면서 저는 너무도 숙연해짐과 동시에,
  우주의 거대함과 그 거룩함에 감히 스스로를 낮추게 되면서,
  인류에게 주어진 가장 큰 선물인 '끝없는 상상력'을 맘껏 동원할 수 있었음에 고마움을 느낍니다..



  이 보이저 형제가 인류에게 던져 준 메세지는,
  천왕성이 어떻고 해왕성이 어떻고..가 아니라,
  이 광활한 우주가 수많은 별들외에 지구에게만 생명의 씨앗을 뿌려줬음에 깊이 감사하며 살아가라는 건 아닌지..




  저는 우선, 이 긴 글을 읽어주신 피쟐러분들에게 감사를 드립니다..





  아라타였습니다.




  보이저 끝.




- 참조 : 사실적인 정보전달의 내용으로써,
           예전 과학동아 및 뉴튼지를 보며 쌓은 지식을 기반으로,
           위키를 비롯 각종 블로그 등 자료를 재편집했습니다.