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2013년 5월 17일 금요일

우주 이야기 157 - 케플러 미션 중단 위기 ?




 이전에 매우 여러차례 포스트를 통해서 소개드린 것처럼 케플러 우주선 (Kepler Spacecraft) - 이해를 돕기 위해 본 포스트에서는 케플러 우주 망원경이라고 주로 말했고 실제로도 망원경이지만 정식 명칭은 그냥 케플러 임 - 은 지난 2009 년 3월 7일 발사된 이후 수많은 외계 행성의 후보를 발견하면서 외계 행성 탐사 역사에 새로운 이정표를 세웠다고 평가받고 있습니다.


 본래 계획했던 3.5 년의 탐사 미션이 2012 년 말에 종료된 상태에서도 케플러는 아직 작동이 가능했고 이에 2012 년에 미션은 4 년 더 연장되어 2016 년까지 연장 미션이 계획되어 있습니다. 2013 년 1월까지 케플러가 찾아낸 외계 행성의 후보는 2740 개에 달하며 이를 지상 및 우주 기반 망원경으로 다시 확인하는 작업만 앞으로 수년이 더 필요한 상황입니다. 지금까지 케플러가 전송해온 자료를 분석하는 일은 아마 몇년이 더 걸릴지 모르는 상태입니다. 물론 연장 미션을 통해 추가로 보내주는 자료 역시 귀중하게 쓰일 것으로 기대했습니다.   


 하지만 2013 년 5월 15일 나사의 Mission Manager Update 에서 케플러는 현재 안전 모드 상태로 들어가 있다고 보고했습니다. 그 이유는 방향을 잡는데 도움을 주는 reaction wheel (일종의 플라이 휠 Flywheel 같은 부품으로 우주선이 특정 방향으로 고정시키는 용도의 부품) 중 한개가 추가로 더 고장이 났기 때문입니다. 본래 케플러는 4 개의 reaction wheel 을 가지고 있습니다. 케플러가 연료를 적게 쓰면서 자세를 잡기 위해서는 reaction wheel 3 개가 필요한데 그 중 하나는 이전에 고장이 난 상태이고 최근에 한개가 더 고장이 나면서 자동으로 안전 모드로 들어간 것입니다.




(케플러에서 reaction wheel 의 위치.   Credit : NASA ) 



(reaction wheel 의 실제 모습  Credit : NASA )      


 리액션 휠은 회전을 통해 우주선이 특정 방향으로 위치를 고정하는데 도움을 줍니다. 사실 이것 없이도 위치 고정은 가능하지만 대신 연료를 계속 분사해야 하므로 우주선의 연료 수명이 줄어들게 됩니다. 그렇게 되면 2016 년까지 사용이 불가능하며 수개월 정도 더 사용이 가능할 것이라고 나사는 밝혔습니다. 


 케플러는 이전에 설명한 것 처럼 지구 주변이 아니라 태양 주위를 공전하고 있으며 위치상 수리가 불가능한 위치이기 - 사실 지금 우주 왕복선을 쓸 수가 없으므로 허블 우주 망원경 처럼 저지구궤도에 있어도 수리가 불가능하긴 마찬가지 - 때문에 만약 이 고장이 복구되지 못하면 케플러 미션은 2013 년에 종료될 가능성이 있습니다.  


 수리가 불가능한 만큼 스스로 복구되기를 기대해야 할 텐데 실제로 이미 발사된지 4 년이 넘었기 때문에 하나씩 고장이 난다고 해도 놀랄만한 일은 아니라고 하겠죠. 여기에 본래 계획했던 3.5 년의 미션도 이미 완료된 상태입니다. 다만 이번에 만약 스스로 복구되지 못하고 2013 년에 미션이 종료된다면 조금 아쉽긴 할 것 같습니다. 


 한가지 흥미로운 (?) 일은 한국 언론에서도 이 내용을 다루긴 했는데 읽다보면 마치 케플러 미션 자체가 실패한 것 같은 내용이라는 점입니다. 




 하지만 앞서 설명했듯이 이미 케플러는 목표한 임무를 완료했고 그 시점까지 작동이 가능했기 때문에 추가 연장 임무에 투입된 것일 뿐입니다. 물론 우주 탐사에서 드물지 않게 목표한 임무를 달성했음에도 계속해서 작동이 가능해 연장 미션에 투입되는 우주선들이 있습니다. 누구도 지금까지 살아있으리라 생각하지 못한 보이저 1/2 가 그 대표적 사례라고 할 수 있죠. 보이저 시리즈는 정말 이해가 안되는 수준으로 오래 작동하고 있습니다. 하지만 항상 그렇게 운이 좋을 순 없는 것이죠. 


 케플러가 찾아낸 외계 행성 후보 가운데 상당수는 해왕성 보다 크긴 하지만 지구와 비슷하거나 혹은 슈퍼 지구라고 부를만한 것만 합쳐도 1000 개가 넘습니다. 이는 예상을 뛰어넘는 과학적 성과이며 우주를 바라보는 우리의 시각을 완전히 바꿔 놓기에 충분합니다. 



(지난 2013 년 1월 7 일 발표된 케플러 외계 행성 후보군. 2012 년 2월 발표된 2036 개의 행성 후보보다 20% 이상 증가된 2740 개의 외계 행성 가운데 특히 슈퍼 지구와 지구급 외계 행성 후보의 수가 급격이 증가했다. % 는 이전 데이터에 비한 증감.  Since the last Kepler catalog was released in February 2012, the number of candidates discovered in the Kepler data has increased by 20 percent and now totals 2,740 potential planets orbiting 2,036 stars. Based on observations conducted May 2009 to March 2011, the most dramatic increases are seen in the number of Earth-size and super Earth-size candidates discovered, which grew by 43 and 21 percent respectively. Credit : NASA ) 



 물론 케플러 미션 이전에도 수백개의 외계 행성을 알고 있었습니다. 하지만 케플러는 우리 은하에 존재하는 145000 개의 별들을 스캔해서 식현상을 이용 외계 행성이 밀도를 구하므로써 우리 은하에 외계 행성이 얼마나 흔할 것인지에 대한 대략적인 자료를 우리에게 주었다고 할 수 있습니다. 이전 연구로는 지구같은 외계 행성은 흔하지 않을 것이라는 주장도 있어왔으나 케플러 미션 결과는 생각보다 지구 만한 행성이 흔하며 사실 케플러가 밝히지 못한 작은 외계 행성을 합치면 지구 에서 화성 크기의 외계 행성은 대단히 흔할 지도 모릅니다. (이 내용은   http://blog.naver.com/jjy0501/100175983122  를 참조) 따라서 지구 같은 행성은 우주에 매우 흔하며 어쩌면 생명체도 그렇게 드물지 않을지 모릅니다.  


 케플러가 보내온 자료는 아직도 계속 분석 중에 있으며 앞으로 이 데이터 분석에는 상당히 많은 시간이 필요할 것으로 예상되고 있습니다. 아마도 이 데이터 분석이 충분히 마무리 되는 단계에서 케플러의 후계자 TESS ( http://blog.naver.com/jjy0501/100185772232 참조) 발사될 것이기 때문에 케플러는 이미 할 일을 다했다고 할 수 있죠. 케플러 미션은 매우 성공적인 것으로 평가받고 있습니다.


 다만 연장 미션을 통해 더 많은 자료를 보내준다면 더 고마운 일이기 때문에 케플러의 reaction wheel 문제가 수정되었으면 하는 바램입니다. 당장에 작동 불능이 되는 것은 아니지만 수명은 크게 줄 수 밖에 없기 때문이죠.  

 덧 ) 수리가 불가능해진 케플러 : http://jjy0501.blogspot.kr/2013/08/NASA-halts-efforts-to-repair-Kepler.html


 참고




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