[과학기술 앰배서더 Really?]명왕성 탐사선 9년 대장정

15일 혜성 먼지를 수집한 미국항공우주국의 우주탐사선 ‘스타더스트’의 캡슐이 무사히 미국 유타 주 사막에 착륙했다. 1999년 2월에 발사된 뒤 46억 km를 비행하고 7년 만에 귀환한 것이다.

19일에는 탐사선 ‘뉴 호라이즌스’가 태양계의 가장 끝자락에 있는 명왕성을 향한 9년 반의 대장정에 나섰다. 우주탐사선이 장거리 여행을 할 수 있는 원동력은 바로 행성의 중력을 이용한 ‘스윙바이(swing-by)’ 기술이다.

행성들은 매우 빠른 속도로 태양의 주위를 돌고 있다. 지구의 공전속도는 총알보다 빠른 초속 29.8km이다.

우주선이 이런 행성의 옆쪽으로 접근하면 행성의 중력에 끌려들어 가면서 속도가 빨라지게 된다. 이때 우주선의 고도를 적절히 유지하면 우주선은 가속도가 붙은 상태에서 미끄러지듯이 행성 궤도 바깥으로 튕겨 나가 다른 행성으로 갈 수 있는 추진력을 얻을 수 있다. 이 기술을 ‘스윙바이’라고 한다.

이 기술은 1961년 미국 캘리포니아공대의 제트추진연구소에서 근무하던 마이클 미노비치가 이론적으로 제시했다. 우주선의 궤도를 잘 설계하면 행성의 중력을 이용해 우주선을 더 먼 행성까지 최소한의 에너지로 쉽고 빠르게 보낼 수 있다는 것.

한편 목성 외곽에 위치한 행성을 탐사하는 장거리 우주탐사선은 플루토늄과 같은 방사선 동위원소를 싣고 간다. 일부에서는 방사선 원소 사용에 따른 방사능의 노출을 우려해 이런 탐사선이 발사될 때마다 반대를 많이 하지만 장거리 비행을 위해 현재로서는 사용이 불가피해 보인다.

태양에서 멀리 떨어져 있는 행성에는 태양 빛이 거의 전달되지 않는다.

예를 들어 토성에는 지구의 100분의 1정도만 빛이 도달한다. 이 때문에 지구궤도의 인공위성처럼 태양빛을 이용한 전지로 동력을 얻는 방법은 거의 불가능하다.

그래서 목성 외곽의 행성 탐사에는 방사선 동위원소의 붕괴에 따른 열을 전력으로 바꿔 에너지를 얻는 전력생성장치가 탑재되는 것이다.

장영근 한국항공대 항공우주 및 기계공학부 교수 ykchang@hau.ac.kr