(A future interstellar probe mission aims to travel beyond the heliosphere to the local interstellar medium to understand where our home came from and where it is going. Credit: John Hopkins Applied Physics Laboratory)
넓은 우주에서 인간이 탐사한 공간은 매우 작습니다. 보이저 1,2 호 같은 예외적인 경우를 제외하면 인간이 발사한 우주 탐사선들은 모두 태양권 (heliosphere)안에서 탐사를 진행했습니다. 따라서 과학자들은 태양풍 입자가 성간 입자를 밀어내면서 전진하는 권역인 태양권 밖의 성간 우주에 대한 직접 탐사를 계획하고 있습니다. 하지만 여기까지 도달하는데, 상당한 시간이 필요하기 때문에 이 시간을 단축할 수 있는 최적의 비행 경로를 찾아야 합니다.
태양권: https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5753013&cid=62801&categoryId=62801
미시간 대학의 사라 스피처 (Sarah A. Spitzer, a postdoctoral research fellow at U-M)가 이끄는 연구팀은 태양권을 탈출하기 위한 최적의 루트를 검토했습니다. 6개의 경로를 검토한 결과 일반적으로 생각하듯이 태양이 전진하는 방향이 아니라 오히려 꼬리 쪽으로 각도를 45도 정도 틀어서 측면을 통과하는 것이 가장 유리하다는 결론이 나왔습니다.
연구팀은 성간 입자들이 쉽게 들어오는 곳은 운동 방향의 앞쪽이 아니라 꼬리 쪽이라는데 착안했습니다. 앞쪽의 충격파가 형성되는 공간으로는 우주의 성간 입자가 쉽게 들어올 수 없기 때문에 오히려 입자를 포획하는 것이 목표라면 돌아가야 한다는 것입니다. 또 앞쪽 방향으로 간 보이저 1,2호와 다른 정보를 확보하기 위해서라도 다음 탐사선의 방향은 좀 달라야 할 필요가 있습니다.
일반적으로 태양권은 앞쪽에서 충격파를 형성하면서 전진하는 올챙이 같은 형태로 그려지지만, 사실은 누구도 전체 모습을 진짜 측정한 일이 없기 때문에 많은 것들이 미지의 영역으로 남아 있습니다. 차세대 태양권/성간 우주 탐사선은 이런 점을 고려해 가능하면 몇 개의 방향으로 나눠서 동시에 발사하는 것이 유리할 것으로 생각합니다. 물론 비용이 부담되기는 하지만, 결국 정확한 형태와 크기를 알기 위해서는 다른 대안이 없을 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2024-03-route-spacecraft-sun-sphere.html
Sarah A. Spitzer et al, Complementary interstellar detections from the heliotail, Frontiers in Astronomy and Space Sciences (2024). DOI: 10.3389/fspas.2023.1163519
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