토성 탐사선 ‘카시니’호, 15일 20년 여정 마침표… 숫자로 본 ‘9대 업적’
“토성의 하늘에서 카시니의 기나긴 여정이 끝난다. 그러나 행성의 일부로 영원히 존재할 것이다.”
미국항공우주국(NASA·나사)은 ‘카시니: 위대한 마지막 여정’ 영상을 통해 올해 4월 토성 탐사선 카시니의 마지막 임무에 대해 이렇게 묘사했다. 15일 오후 8시 54분(한국 시간), 카시니의 임무가 완전히 끝난다. 1997년 10월 15일 토성과 인근 위성을 탐사해 태양계 생성의 비밀을 밝히려는 목적으로 지구에서 발사된 이후 약 20년 만이다. 0∼8의 숫자로 카시니 업적을 정리했다.
무(無)로 돌아가는 탐사. 카시니의 마지막 임무는 지금까지 해왔던 궤도 운동을 멈추고 토성 대기로 진입하는 일이다. 토성의 중력권에 들어서면 토성 대기와의 마찰로 토성 허공에서 불타 사라지게 된다. 애써 만든 탐사선을 소멸시키는 이유는 지구에서 묻어간 유기물이 토성 환경을 오염시킬 가능성을 완전히 차단하기 위해서다.
처음으로 토성 궤도를 공전한 탐사선. 토성은 지구로부터 약 13억 km 떨어진 행성이다. 여러 탐사선이 토성을 거쳐 갔으나 우주선의 동력을 얻기 위한 경로로 사용했을 뿐 본격적으로 토성 주변을 탐사한 탐사선은 없었다.
궤도선과 탐사선으로 구성해 발사한 우주선. 지구에서 출발할 당시 카시니의 명칭은 ‘카시니-하위헌스’호다. 나사에서 제작한 궤도선 카시니와 유럽우주국(ESA)에서 제작한 탐사선 하위헌스호로 이루어졌다. 궤도선인 카시니호는 토성 주변을 공전하고 탐사선인 하위헌스호는 2005년 토성의 최대 위성 타이탄에 착륙해 자료를 지구에 전송한 바 있다. 하위헌스호가 분리된 뒤부터 카시니호라는 단일 명칭으로 지칭하고 있다.
토성까지 가기 위해 세 행성을 거쳤다. 지구에서 싣고 간 연료만으로는 목적지에 도착하기에 턱없이 부족하다. 이를 해결하기 위해 고안한 방법이 ‘플라이바이(fly-by)’다. 비행 중 행성의 중력권에 잠시 들어간 뒤 행성이 공전하는 힘을 전달받아 추진력을 얻는다. 물체를 끈에 달아 빙빙 돌릴 때 끈이 끊어지면 물체가 멀리 날아가는 원리를 생각하면 쉽다. 지구를 출발해 1차로 금성의 추진력을 받은 뒤 지구와 목성을 거쳐 토성에 도착했다.
인간이 보낸 탐사선 중 토성에 근접한 네 번째 탐사선이다. 첫 번째는 파이어니어 11호(1979년), 두 번째는 보이저 1호(1980년), 세 번째는 보이저 2호(1981년)다.
지구에서 출발한 카시니호는 지금까지 10억 마일의 5배 거리(약 80억 km)를 비행했다. 본래 2008년 임무를 종료할 예정이었던 카시니가 9년 더 운행할 수 있었던 것은 타이탄의 역할이 압도적으로 컸다. 타이탄의 중력을 이용해 127회나 플라이바이를 함으로써 추진력을 얻었기 때문이다.
발사 이후 주요 탐사 목적지인 토성과 타이탄을 비롯해 주변 천체에 대한 자료를 보내왔다. 100GB급 휴대용저장장치(USB메모리) 6개 분량(635GB)이다. 1997년 발사 당시에는 지금 같은 소형 저장장치가 없어 자기 테이프를 이용해 자료를 저장하고 전송했다. 이 자료로 현재까지 발표된 논문만 무려 3948건. 이 중에는 위성 ‘엔켈라두스’에서 물기둥을 발견해 생명체 존재 가능성을 찾은 성과도 있다. 카시니가 토성 대기에 진입하면서 실시간으로 보내는 자료가 전해지면 더 많은 연구 성과가 발표될 예정이다.
1997년 발사된 뒤 2004년 7월 1일 토성 궤도에 진입하기까지 7년이 걸렸다. 지구와 토성은 빛의 속도로 달려도 약 1시간 10분이 걸릴 정도로 멀리 떨어져 있다.
카시니호가 토성을 공전한 덕분에 지구에서는 보이지 않던 토성 뒷면의 위성 8개가 새로 발견됐다. 그중 질량이 1000억 kg보다 작은 두 개를 제외한 6개 위성에 이름이 붙었다. 다프니스, 아에가에온, 메토네, 안테, 팔레네, 폴리데우케스다.
오가희 동아사이언스 기자 solea@donga.com