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안녕 게이들아 오늘은 명왕성 탐사선 뉴호라이즌스호에 대해 알아볼거야. 바로시작해보자.

1. 뉴호라이즌스호(New Horizons)

뉴호라이즌스는 지난 2006년 1월에 발사된 나사의 탐사위성이야. 얼마 전 행성의 지위를 박탈당한 명왕성을 향해 날아가고 있어. 다른 외행성 탐사선들과

마찬가지로 뉴호라이즌스호도 플라이바이 탐사선(Flyby Spacecraft)이야. 플라이바이 탐사선이란 쉽게말에 스쳐지나가는 탐사선으로, 행성의 중력에 

묶여 그 주위를 도는 형식이 아닌 잠깐 들렀다 가는 방식으로 보이저1, 2호, 파이오니어 10호가 대표적인 예지. 이들 탐사위성들은 현재 태양계를 벗어나

카이퍼벨트 지대에 있어. 이러한 플라이바이 탐사선들은 행성 주변에 잠깐동안 머물러 있기 때문에 행성의 중력에 묶여 그 주위를 도는 다른 탐사위성

(갈릴레오, 카시니, 베네라 등)보다 성능이 월등히 좋아. 빠른시간에 사진을 찍고 전송하는 작업이 그리 쉬운 일이 아니기 때문이지.

뉴호라이즌스도 보이저 호나 파이오니어 호처럼 태양계 밖으로 벗어나는 위성이 될 것이기 때문에 만일에 있을지도 모르는 외계문명과의 접촉을 대비해

우리 지구의 위치, 사람들의 목소리 등을 탑재해놨다고해.

탐사계획 및 위성의 스펙

뉴호라이즌스는 특이한 방식으로 에너지를 생산하는데, 이는 기존의 외행성 탐사선도 마찬가지긴 하지만 목성 이상의 거리의 경우 태양에너지가 매우 약하기

때문에 태양전지보단 핵전지를 주로 사용하는데, 정확히 말하면 방사성 동위원소를 이용한 열 가동 방식(One Radioisotope Thermoelectric Generator)으로, 

이는 아주 먼 거리(태양과 지구사이의 거리에 35배)에서 탐사를 진행하려다 보니 많은 동력을 요구하는 플라이바이 탐사선에게는 제대로 된 에너지 공급이 

이루어지지 않을 수 있기 때문이야. 

뉴호라이즌스에는 많은 관측장비가 달려있는데, 대표적으로 고해상도 가시광 CCD 카메라인 로리(LORRI, Long Range Reconnaissance Imager),

적외선 및 자외선 카메라인 페르시(PERSI, Pluto Exploration Remote Sensing Investigation), 하전입자 감지기인 팜(PAM, Plasma And high energy

spectrometer suite), 먼지 측정기인 VBSDC(Venetia Burney Student Dust Counter)가 달려있어. 카이퍼벨트 천체 관측에 특화된 장비들이지.

2. 왜 발사했는가?

뉴 프론티어 프로그램 로고

명왕성 탐사계획은 지난 2002년과 2003년에 나사가 발표한 뉴 프론티어 프로그램(New Frontiers Program)에서 나왔어. 냉전 이후 나사는 우주개발에 대한

예산을 따오기 쉽지 않았는데, 때문에 저렴한 비용을 들여서 태양계를 탐사하려고 했었어. 그 계획 중 첫번째가 바로 명왕성 탐사였지. 이 뉴호라이즌스

프로젝트는 2010년까지 명왕성 및 외곽천체들을 탐사할 목적이었어. 사실 이 명왕성탐사는 보이저 프로젝트 때에도 거론된 바 있는데, 본래 계획대로라면

해왕성까지 탐사한 후 곧바로 명왕성으로 갈 예정이었지. 허나 토성의 위성 중 타이탄이 흥미로운 천체임이 밝혀지면서 급하게 계획을 수정하게 돼.

그리하여 명왕성 탐사계획은 흐지부지 끝나고 말았지. 

현재 명왕성에는 카론을 포함해 총 5개의 위성이 발견된 상태인데, 뉴호라이즌스가 앞으로 이 위성들의 비밀을 파헤쳐 줄거라고 믿고있어.

또 명왕성을 허블로 촬영해보면, 밝기가 균일하지 않은 것을 발견할 수 있는데, 이는 명왕성이 표면에 얼음 외에도 갖가지 잡다한 물질들이 있을 거라는 뜻이지.

현재로서는 카이퍼 벨트에 있는 이러한 왜소행성의 표면상태를 전혀 알 수 없는 상태야. 이러한 왜행성에 혹시라도 얼음화산이 발견된다고 하면

여태까지 알고있는 행성과학의 지식은 또한번 변화를 겪을지도 몰라. 

아직도 많은 비밀을 간직하고 있는 명왕성

과학자들은 이 명왕성 탐사를 통해 태양계 탄생의 비밀이 어느정도 풀릴 것이라고들 말해. 하지만 일각에서는 이 과학적 목적 외에도 다른 의도가 숨겨져있다고

하는데, 사실 태양계의 모든 행성들은 이미 나사가 적어도 한번씩 탐사위성들을 보낸 상태였어. 수성의 마리너 호부터 시작해서 해왕성까지. 

행성의 지위를 박탈당하기 전까지 명왕성은 나사가 탐사위성을 보내지 않은 유일한 행성이었지. 어찌보면 명왕성은 나사의 자존심을 건드는 존재라고

할 수 있었어. 뭐 의도가 어찌 되었든 간에 뉴호라이즌스호는 현재도 초속 17km/s의 아주빠른속도로 명왕성을 향해 질주하고있어. 현재는 천왕성을 지나 

천왕성과 해왕성의 중간정도에 위치하고 있으며 과학자들의 계산에 의하면 앞으로 2014년에는 해왕성 궤도까지 갈 것이고, 그 이듬해인 2015년 

본격적으로 뉴호라이즌스는 명왕성을 탐사할 예정이라고해.

3. 항법 - 스윙바이

보이저호의 스윙바이기법

대부분의 위성이 쓰는 항해방식으로는 '스윙바이(Swing-by)'가 있는데, 스윙바이는 중력도움(Gravity Assist), 혹은 슬링샷(Gravitational Slingshot)으로 

불리우는 기법으로, 말그대로 중력을 이용해서 속도를 높이거나 방향을 바꾸는 방법이야. 이 기법을 이용하면 위성을 매우 빠른속도로 가속시킬 수 있지.

중력이 클 수록, 가까이 붙을수록 스윙바이로부터 얻는 속도나 방향변화는 크게 되는데, 대표적인 예로는 카시니 호가 있어. 카시니 호는 목성으로부터

무려 17km/s의 속도를 훔쳐오는 데 성공했지. 

카시니 탐사선의 스윙바이

사실 많은 탐사 위성들은 태양 중력이 작용하는 방향의 정 반대로 날아가지 않고 비스듬하게 날아가는데, 이는 지구 공전 방향에도 영향이 있지만,

정 반대방향으로 하게 되면 이론상으로도 연료의 낭비가 심하고 효율도 그리 좋지 않지.

그래서 태양의 중력이 작용하는 방향과 일직선이 아닌 일정 각도를 두고 비스듬이 발사하는 방식을 많이 사용하는데,

이 궤적에 가장 적합한 방식이 바로 스윙바이 기법이야.

스윙바이 하면서 찍은 목성의 소적점

스윙바이 기법으로 뉴호라이즌스는 목성을 지난 후 무려 초속 23km/s로 가속되었어. 현재는 태양 중력에 의해서 16km/s로 떨어지긴 했지만

이 기법을 잘만 사용하면 속도를 효과적으로 끌어올릴 수 있지.

5. 현재는 어디에 있는가?

뉴호라이즌스는 지구를 떠난 후 소행성대에 위치한 소행성 132524 APL를 지나친 후, 목성에 접근하여 목성으로부터 속도를 빼앗은 다음 명왕성을 향해

빠른 속도로 날아가는 중이야.

현재는 천왕성과 해왕성의 중간정도에 위치해있고, 순간초속은 약 16.3km/s정도야. 이 속도는 태양 중력에 의해 서서히 줄어들고있지. 도착 예정일은

2015년 7월달로 잡혀있는 상태야. 밑에 출처 중 첫번째인 나사 홈페이지에 들어가면 현재까지 여행한 시간 및 남은 시간을 실시간으로 확인할 수 있어.

2015년 명왕성을 스쳐지나간 후 본격적으로 카이퍼벨트의 소천체를 탐사할 계획이라고해. 뉴호라이즌스의 탐사로 카이퍼 벨트의 비밀이 하루빨리 풀렸으면

좋겠다.

뉴호라이즌스가 찍은 명왕성의 스냅샷. 소행성대 궤도에 있을 때 찍은 것이다.

http://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/main/index.html

http://solarsystem.nasa.gov/missions/profile.cfm?MCode=PKB&Display=ReadMore

http://pluto.jhuapl.edu/index.php

http://en.wikipedia.org/wiki/New_Horizons