2018년 한 해도 미지의 우주를 향한 인류의 도전은 계속된다. 특히 미국 항공우주국(NASA)이 굵직한 프로젝트를 선보인다. 제2의 지구를 찾는 임무부터 태양 탐사, 화성의 내부 관측 등이 그것. 또 블랙홀의 실체를 드러내기 위한 전 세계의 흥미로운 작업도 한창이다. 2018년은 우주개척의 재도약을 위해 과학자들이 손꼽아 기다렸던 해이다.

인류 최초 태양 대기권 진입

지난해 5월, NASA는 태양 대기권에 진입할 탐사선을 보내겠다는 계획을 발표했다. 일명 ‘터치 더 선(Touch The Sun)’이라는 프로젝트이다. 이 임무를 위해 올 7월 말 ‘파커 태양 탐사선(Parker Solar Probe)’이 발사돼 태양 가장 바깥 대기층을 구성하는 코로나 영역인 640만㎞까지 다가간다. 코로나의 질량 분출 때 플라스마가 우주로 분출되어 지구에 도달하면 통신 체계를 무너뜨리는 등 큰 피해를 입힌다.

그동안 목성·명왕성·토성·화성 등 태양계 행성에 많은 탐사선이 보내졌다. 하지만 대기층 온도가 섭씨 200만도에 달할 정도로 뜨거운 태양에 도전하는 건 이번이 처음이다. 파커 탐사선은 뜨거운 태양열과 방사능을 견디기 위해 약 11.4㎝ 두께의 탄소 복합재로 만들어졌다. 이 보호막은 섭씨 1370도의 고온에도 끄떡없다. 보호막에 스며든 열을 다시 우주로 내보내는 ‘열 방출기’도 장착되어 있다. 탐사선은 발사 이후 태양의 대기권 상층부인 코로나를 직접 탐사하는, 전례 없는 임무를 수행한다. 7년 동안 24개의 궤도를 돌면서 태양 표면을 조사하고, 하전 입자의 데이터를 집중적으로 수집하며, 태양 대기를 측정한다.

파커 태양 탐사선의 주요 목표는 태양 주변의 데이터를 수집해 태양 표면의 에너지가 어떻게 태양 대기로 전달되는지를 찾는 데 있다. 이를 통해 태양의 코로나가 표면보다 왜 더 뜨겁고, 태양풍이 왜 부는지, 태양풍으로 방출되어 우주로 흘러들어가는 하전 입자의 흐름에 어떤 요인들이 작용하는지 등의 실마리를 찾을 예정이다. 이번 탐사를 통해 지금까지 풀지 못했던 태양의 물리적 문제들에 대한 답을 얻을 수 있기를 기대한다.

NASA는 또 3~6월쯤 ‘외계행성 탐색위성(TESS·Trans Exoplanet Survey Satellite)’을 발사한다. TESS는 케플러의 뒤를 잇게 될 차세대 행성 사냥꾼으로, 케플러와 다른 새로운 우주망원경이다. 케플러처럼 식현상(Transit Method)을 이용해 지구 주변을 공전하며 생명이 살 수 있는 외계행성을 찾는 것이 주요 임무. 식현상은 밝은 항성이 일시적으로 어두워질 때, 그 주위를 공전하고 있는 행성을 발견하는 원리이다. 2009년에 발사된 케플러 우주망원경은 이런 원리로 수많은 외계행성들을 찾아냈다.

생명 살 수 있는 외계행성 찾기

TESS의 임무 기간은 2년. 2년 동안 태양계 밖에서 지구로부터 300광년 이내에 있는 행성들을 탐색한다. 특히 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 지구형 행성에 특별히 관심을 가지고 있다. 전문가들은 우리 태양과 유사한 20만개의 행성을 찾고, 수퍼지구(Super Earth)를 포함해 적어도 1500개의 새로운 외계행성 후보 물질을 분류할 것으로 전망한다. 케플러의 탐사 대상은 특정 위치에 있는 별들이었지만, TESS는 관측이 가능한 모든 하늘을 측정하여 지구 주변에 있는 외계행성을 탐사한다.

인류에게 태양계 밖 외계 행성의 발견은 언제나 흥미로운 소식이다. 지구와 같은 환경의 행성이 발견될 경우 외계 생명체의 존재 여부, 더 나아가 먼 미래에 인류가 거주할 제2의 지구가 될 수도 있기 때문이다.

NASA의 올 한 해 계획은 눈부시다. 5월에는 무인 화성 탐사선 ‘인사이트(InSight)’를 화성으로 쏘아올린다. 인사이트는 약 6개월간의 항해 끝에 11월쯤 화성에 착륙한다. 그동안 많은 탐사선이 화성에 발사되었고, 지금도 큐리오시티(Curiosity) 로버를 비롯해 메이븐(Maven) 등이 화성에서 활동하고 있는데 또 그곳에 탐사선을 보내려는 이유는 뭘까.

인사이트는 화성의 내부 구조를 탐사하기 위한 차별화된 탐사선이다. 그래서 5m 깊이를 팔 수 있는 드릴이 장착되어 있다. 운석 충돌로 인한 화성의 진동을 추적하기 위한 지진계를 비롯해 화성 땅속의 열흐름(지열)을 측정하는 열류계도 탑재되어 있다. 이들 장비로 화성 땅속을 파고들어 화성의 지각과 맨틀, 핵의 구조와 구성을 파악하고, 행성의 형성 과정을 연구할 예정이다. 이 프로젝트를 통해 태양계의 기원과 진화의 실마리를 얻게 될지 모른다. 또 파내려가는 화성의 땅속에서 단순한 생명체라도 찾게 되기를 기대하고 있다.

올해 10월에는 유럽우주국(ESA)과 일본항공우주개발기구(JAXA)가 공동으로 개발한 무인 탐사선 베피콜롬보(BepiColombo)가 발사된다. 유럽과 일본이 각자 개발한 탐사기를 합쳐서 만든 탐사선이다. 2024년 수성 도착이 목표이다. 베피콜롬보가 수성에 도착하면 두 탐사기가 따로 분리되어 각자 수성 궤도를 돌며 표면 지형과 광물, 화학적 구성, 수성의 고유 자기장과 자기권 등을 정밀 조사하게 된다. 태양과 가장 가까운 궤도를 도는 수성은 태양에서 나오는 가스와 섭씨 350도 이상의 고열로 탐사가 제대로 이루어지지 않은 행성이다. 이 프로젝트가 성공적으로 진행된다면 수성의 비밀에 한층 더 가까이 다가갈 수 있을 것이다.

올해 가장 기대되는 연구는 ‘블랙홀의 실제 모습 공개’이다. 블랙홀이 있다는 사실은 중력파 덕분에 확인됐지만 아무도 실제 모습을 본 적은 없다. 실제로 블랙홀의 모습을 보기 위해 지난해 4월 남극, 하와이, 멕시코, 칠레, 프랑스, 스페인 등 전 세계 9곳에 설치된 전파망원경을 하나로 연결해 동시에 블랙홀을 관측하는 EHT(Event Horizon Telescope) 프로젝트가 출범했다. 9곳의 전파망원경을 거대한 렌즈처럼 결합해 지구 크기의 거대 망원경처럼 활용하는 것이다. 이렇게 전파망원경을 함께 사용하면 약 1만3000㎞ 떨어진 야구장에서 바늘만 한 크기의 물체를 찾을 수 있는 성능을 발휘한다는 게 전문가들의 설명이다.

전파망원경이 밝힐 블랙홀의 실체

이 프로젝트에는 미국, 유럽, 일본, 한국 등 전 세계 14개 연구기관이 참여하고 있다. 표적은 우리 은하 중심부에 있는 거대 블랙홀 ‘궁수자리 A*’. 우리 은하 중심에서 약 2만6000광년 거리에 있는 궁수자리 A*을 관측하기 위해선 지구 궤도를 돌고 있는 허블우주망원경보다 1000배나 더 강력한 망원경이 필요하다. 그래서 지난해 4월 4일부터 14일까지 약 열흘간 전 세계 9곳의 전파망원경이 일제히 궁수자리 A*에 초점을 맞췄다.

현재는 이 프로젝트에 참여한 100여명의 천문학자들이 작년에 관측한 방대한 데이터에서 블랙홀과 관련 없는 잡음을 제거하고, 서로 다른 지점에서 관측된 데이터를 붙여 이미지를 필터링하는 작업을 진행 중이다. 천문학자들은 사상 최초로 블랙홀 촬영에 성공했을 가능성이 높다고 주장하고 있다. 실제 블랙홀 이미지의 모습이 공개될 날을 기다려 보자.