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2017년 8월 9일 수요일

우주 이야기 688 - 외계 행성의 비밀을 풀 마이크로 위성



(Simone DAmico’s Space Rendezvous Laboratory is working on a two-satellite system, called mDOT, to image objects near distant stars. Much like the moon in a solar eclipse, one spacecraft would block the light from the star, allowing the other to observe objects near that star. Credit: Space Rendezvous Laboratory)


 천문학자들은 적어도 수천 개 이상의 외계 행성을 찾아냈습니다. 외계 행성에 대한 우리의 지식은 지난 수십 년간 엄청나게 확장되어 이제 우리는 자신있게 지구와 유사한 행성이 우주에 드물지 않다고 말할 수 있습니다. 하지만 아직 외계 행성에 대한 연구는 시작 단계에 불과합니다. 가장 큰 문제 가운데 하나는 지금까지 발견된 외계 행성들이 대부분 간접적인 방법으로 증명한 것이고 직접 관측한 행성이 별로 없다는 것입니다. 


 멀리 떨어진 희미한 행성을 직접 관측하는 일은 이 행성들이 매우 밝은 별 주변에 있기 때문에 더 어렵습니다. 행성의 밝기는 보통 별의 수십 억 분의 1에도 미치지 못할 만큼 어두운데다 너무 가까이 있어 직접 관측은 매우 어려울 수밖에 없습니다. 


 이 문제를 해결하기 위해서는 매우 강력한 망원경이 필요하지만, 별빛을 막을 수 있는 차단막이 있으면 더 수월하게 해결할 수 있습니다. 다만 별과 행성의 거리가 매우 가깝기 때문에 아주 정밀한 차단막이 필요합니다. 천문학자들은 대기의 간섭이 없는 우주 공간에 대형 차단막과 우주 망원경을 발사해서 이 목표를 달성할 수 있다고 보지만, 거대한 차단막을 발사하는 데 막대한 비용이 필요해 쉽게 실행에 옮기지는 못하고 있습니다. 


 스탠포드 대학의 시모네 다미코 교수(Simone D'Amico, assistant professor of aeronautics and astronautics at Stanford and director of the Space Rendezvous Laboratory)와 그가 이끄는 연구팀은 마이크로 위성(microsatellite)이 이 문제를 해결하는 실마리가 될 수 있다고 보고 있습니다. 


 100kg 짜리 마이크로위성에 3m 크기의 차단막인 starshade를 탑재하고 10kg 정도의 나노위성에 10cm 정도 크기의 망원경을 탑재해 기술적 타당성을 실증하는 것이 이들의 목표입니다. 이 때 두 위성의 거리는 1000km 이내지만, 나노위성은 15cm 정도의 정확도로 차단막의 그림자 안에 들어가야 합니다. 


 당연히 기술적으로 간단한 문제가 아니지만, 거대 차단막과 우주 망원경을 발사하는 데 수십 억 달러가 드는 반면 mDOT 이라고 명명된 이 미니 망원경 세트는 수백만 달러로 기술적 가능성을 테스트 할 수 있습니다. 다만 성공하더라도 지구 같은 작은 행성을 직접 촬영하지는 못하고 목성형 거대 행성이나 별 주변의 먼지 등을 관측할 수 있습니다. 물론 이것만이라도 가능하다면 엄청난 성과입니다. 


 mDOT은 현재 개발 중이며 언제 발사가 가능할지는 알 수 없지만, 한 번에 거대 차단막과 망원경을 발사하는 것보다 훨씬 타당성이 높은 대안이 아닐까 생각됩니다. 이 방법은 일식 때 달이 태양을 가리면 주변의 코로나를 관측할 수 있는 것과 동일해서 이론적으로는 어렵지 않지만, 기술적으로는 상당히 어렵습니다. 그런 만큼 성공을 확신하기 어려운 일에 수십 억 달러를 투입하는 일은 쉽지 않을 것이기 때문에 기술 검증을 먼저 할 수 있다면 큰 도움이 될 것입니다. 


 과연 어떤 결과가 나올지 주목됩니다. 


 참고 


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