Ezs 과학문명/우주의 theory

Ezs 오진수 2020. 7. 14. 17:51

 

퍼서비어런스를 싣고 날아오르는 아틀라스Ⅴ 로켓 상상도 [NASA/JPL-Caltech 제공/ 재판매 및 DB 금지] [2020.07.03 송고]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 15일 아랍에미리트(UAE)의 아랍권 첫 화성탐사선 '알-아말(Al-Amal)'호를 시작으로 중국의 '톈원(天問)-1호', 미국의 퍼서비어런스(Perseverance)가 잇따라 '붉은 행성' 화성을 향해 발사된다.

불과 보름여 사이에 화성을 목표로 로켓이 불을 뿜으며 솟아오르는 보기 드문 장관이 연이어 연출되는 것이다.

이는 지구와 화성의 공전 궤도와 주기에 맞춰 최상의 비행 궤도에 도달할 수 있는 '발사의 창'에 맞추기 위한 것으로 8월 중순까지 발사하지 않으면 26개월을 더 기다려야 한다.

현재는 화성을 향해 직접 발사되지만 중간에 금성을 거쳐서 중력 도움(flyby) 비행을 하는 것이 여러모로 더 도움이 된다는 분석 결과가 제시돼 주목을 받고있다.

충미션(왼쪽)과 합미션 궤도 비교 적색 실선은 지구에서 화성으로 갈 때, 청색실선은 화성에서 지구로 돌아올 때 궤도. 노란색선은 지구 귀환궤도에 오르기 위해 화성에서 체류해야 하는 기간(궤도변화)을 표시하고 있으며, 충미션의 적색 점선은 발사 초기의 오류로 임무가 취소됐을 때 지구귀환 궤도를 나타낸다. ['아카이브' 공개 백서 캡처]

과학전문 매체 '피즈닷오르그'(Phys.org)와 스페이스닷컴(space.com) 등에 따르면 존스홉킨스대학 응용물리연구소(JHUAPL)의 행성과학자 노엄 아이젠버그 박사 등이 참여한 연구팀은 금성의 중력 도움 비행을 연구 분석한 '백서'를 정식 출간 전 논문을 수록하는 온라인 저널 '아카이브'(arXiv.org)를 통해 발표했다.

연구팀은 이를 '국제우주항행학회'(IAA)가 후원하는 동료평가 저널인 '악타 아스트로노티카'(Acta Astronautica)에 제출할 예정이다.

연구팀은 중간에 다른 곳을 거치지 않고 지구와 화성 사이의 거리만 보고 발사하는 '합(合·conjunction) 미션'보다는 금성을 거치면서 금성의 중력을 이용해 화성까지 비행하는 '충(衝·opposition) 미션이 우주비행사의 화성 체류 시간을 획기적으로 단축하고 비용도 줄일 수 있는 것으로 분석했다.

지구에서 화성까지의 거리만 보고 발사하는 합 미션이 간단해 보이지만 두 행성이 비행에 적합한 위치로 정렬하기까지 26개월이 걸린다. 반면 충 미션은 19개월마다 발사의 창이 열린다.

특히 합 미션 때는 우주비행사가 화성에서 발사의 창이 열리기 기다리며 체류해야 하는 기간이 1년 반에 달하지만 충 미션 때는 이를 짧게는 한 달 정도로 줄일 수 있다.

충 미션이 금성을 거쳐 가느라 실제 비행 거리가 합 미션 때보다는 길지만 전체적으로는 지구 귀환 시점을 1년 가량 앞당길 수 있는 것으로 나타났다.

지난 2018년에 발사된 화성 탐사선 인사이트호의 합미션 궤도 청색은 지구, 녹색은 화성, 보라색은 인사이트호를 나타낸다. [HORIZONS System, JPL, NASA 제공/ 재판매 및 DB 금지]

이와 함께 우주선 발사 초기 오류가 발생해 임무를 취소하고 궤도를 수정해 지구로 귀환할 때도 금성을 거쳐 가는 것이 유리한 것으로 분석됐다.

연구팀은 또 유인 우주선이 금성의 중력도움을 받을 때 금성 표면의 로버나 드론을 직접 조종하면 5~28분가량 지체되는 현상 없이 실시간으로 대응할 수 있는 장점을 갖고 있다고 강조했다. 이는 금성과 화성에 각각 유인 우주선을 보내 탐사할 때보다 비용을 훨씬 적게 들이는 것으로, 일석이조의 효과를 거둘 수 있다고 했다.

연구팀은 금성 중력 도움 비행을 하면서 드론을 조종하는 것은 이미 꿈의 차원을 넘어서는 것이라고 지적했다.

지난 4월 공개된 미국항공우주국(NASA) 보고서가 미래 목표로 '2년짜리 화성탐사 미션'을 언급했는데, "일반적인 추진체를 사용한다고 가정한다면 화성에 2년만에 다녀올 수 있는 유일한 방법은 금성 중력도움 비행을 포함하는 것밖에 없다"고 설명했다.

eomns@yna.co.kr

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Ezs 과학문명/우주의 theory

Ezs 오진수 2020. 3. 12. 18:15

새 탐사법으로 전체 TNO 10% 넘는 316개 확인..139개는 새로 찾아내

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 태양계 행성 중 가장 바깥에 있는 해왕성 너머에도 행성 처럼 크지는 않지만 궤도 장반경이 해왕성보다 긴 천체가 많이 있다. 이들을 통틀어 '해왕성 바깥 천체'(TNO)라고 부르는데 얼마 전까지 행성 지위를 갖고 있다가 왜행성으로 강등된 명왕성도 이들 중 하나다.

TNO는 현재까지 약 3천개가 파악돼 있다. 1930년에 명왕성이 발견된 이후 한동안 뜸하다가 관측기기의 발달과 함께 새로 발견되는 TNO도 늘어왔다. 지난해 1월 1일 심우주탐사선 뉴허라이즌스호가 근접비행을 한 '눈사람 소행성'으로 알려진 아로코스(Arrokoth)도 카이퍼벨트에 있는 TNO다.

미국 펜실베이니아대학 물리·천문학과 게리 번스타인 교수가 이끄는 연구팀은 최근 새로운 탐색법으로 140개에 달하는 TNO를 무더기로 찾아내 이런 흐름에 힘을 보탰다.

해왕성과 해왕성 궤도 밖 카이퍼벨트 [NASA 제공]

이 대학에 따르면 연구팀은 암흑에너지의 본질을 규명하기 위해 6년에 걸쳐 남쪽 하늘을 정밀하게 관측해 온 '암흑에너지탐사'(DES) 자료를 활용해 TNO를 찾아냈다.

원래 초신성과 은하를 연구하는 데 적합하게 된 DES 자료를 천체의 움직임을 복원, 추적할 수 있는 자료로 바꿔 활용했다.

우선 DES의 첫 4년치 관측 자료를 대상으로 소프트웨어를 돌려 천체일 가능성이 있는 약 70억개의 '점'(dot)을 추려냈다. 그런 다음 별이나 은하, 초신성 등처럼 여러 날에 걸쳐 같은 자리에서 등장하는 점을 제외하고 약 2천200만개의 "단기체류형" 천체 목록을 만든 뒤 6일 치 관측 자료에서 점을 연결하며 이동로 추적했다.

이를 통해 TNO 후보를 약 400개로 압축하고, 관측자료를 25일 치로 늘려 검증하고 이미 확인된 TNO를 맞게 찾아냈는지도 확인했다.

그 결과, 이전에 알려지지 않았던 139개를 포함해 모두 316개의 TNO를 찾아냈다. 이는 지금까지 확인된 전체 TNO의 10%가 넘는 것이다.

명왕성은 태양에서 지구까지 거리의 40배에 달하는 곳에 있는데, DES를 통해 찾아낸 TNO는 30~90배에 달하는 거리에 분포해 있는 것으로 나타났다.

DES는 지난 1월에 종료됐으며, 연구팀은 전체 자료를 대상으로 다시 TNO 탐색에 나설 계획이다. 이번에는 1차 걸러내기 때 기준을 낮춰 검색 대상을 확대할 계획이며 이를 통해 500개 정도의 TNO를 찾아낼 수 있을 것으로 추정했다.

새 탐색방식은 남쪽 하늘을 탐색해 DES보다 더 희미하고 먼 거리에 있는 천체를 탐색할 수 있는 '베라 C. 루빈 천문대'가 내놓을 자료에도 적용할 수 있는 것으로 지적됐다.

제9행성 상상도 [Caltech/R.허트 제공]

연구팀은 확대된 TNO 목록이 이들의 기원과 궤도를 밝혀내 태양계를 연구하는 유용한 도구가 될 것으로 기대했다. TNO 궤도를 연구하면 명왕성 밖에 있을지도 모를 제9행성의 존재를 확인하는데도 한걸음 더 다가서게 될 것으로 여겨지고 있다.

번스타인 교수는 "과거 태양계에 있었지만 지금은 없는 거대 행성이나 너무 멀리있어 우리에게 아직 발견되지 않은 행성에 관한 얘기가 많이 있다"면서 "TNO 목록을 만드는 것은 재미있는 발견을 하는 것으로, 이를 만들면 실제 발견한 것과 다른 이가 이론을 통해 발견할 것으로 제시한 것을 비교할 수 있다"고 했다.

이번 연구결과는 국제학술지 '천체물리학저널 증보'(The Astrophysical Journal Supplement Series)에 실렸다.

eomns@yna.co.kr


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