행성과 그 너머로 간 탐사선

1977년에 떠난 보이저 1호는 2026년 11월 지구에서 1광일, 약 260억 km 떨어진 곳에 닿습니다.

수십 년을 여행하는 로봇

사람은 달까지 다녀왔지만, 그 밖에 우리가 가까이에서 알게 된 다른 세계는 모두 로봇이 찾아간 곳입니다. 우주 탐사선은 카메라와 관측 장비, 지구와 이야기를 주고받을 무전기, 그리고 몇 년, 때로는 수십 년 동안 계속 일할 수 있을 만큼의 전력을 싣고 갑니다. 태양에서 멀수록 햇빛이 약해지므로 많은 바깥 행성 탐사선은 플루토늄의 붕괴열을 전기로 바꾸는 방사성 동위원소 발전기를 씁니다. 목성의 주노처럼 큰 태양 전지판을 쓰는 탐사선도 있습니다. 보이저 1호는 방사성 동위원소 발전기 셋을 달고 떠났는데, 발사할 때 하나가 각각 약 158 W를 냈습니다.

중력 도움

로켓의 힘만으로는 탐사선이 바깥 행성까지 갈 만큼 충분한 속도를 낼 수 없어서, 임무 설계자들은 속도를 빌려 옵니다. 탐사선이 움직이고 있는 행성의 뒤쪽을 가까이 지나가면, 행성의 중력이 탐사선을 함께 끌고 가다가 더 빠른 속도로 앞으로 내던집니다. 그 대가로 행성은 알아챌 수 없을 만큼 아주 조금의 궤도 에너지를 잃습니다. 이것을 중력 도움(gravity assist)이라고 부르는데, 이 방법 덕분에 보이저는 수십 년이 아니라 몇 년 만에 바깥 행성에 닿았습니다. 앞 단원에서 본 다누리도 같은 생각을 더 부드럽게 바꾸어 써서, 달로 가는 길에 연료를 아꼈습니다.

보이저 1호와 2호

두 보이저는 1977년에 떠났습니다. 보이저 2호가 먼저 8월 20일, 보이저 1호가 9월 5일이었지만, 보이저 1호가 더 빠른 길을 따라갔기 때문에 그해 12월에 쌍둥이 탐사선을 앞질렀습니다. NASA 기록을 보면 보이저 1호는 1979년 3월 5일 목성에, 1980년 11월 12일 토성에 가장 가까이 다가갔습니다. 보이저 2호는 그 뒤 천왕성과 해왕성까지 갔는데, 해왕성에 닿기까지 12년이 걸렸고, 지금도 그 두 행성을 찾아간 유일한 우주선입니다. 2012년 8월에 보이저 1호는 태양권계면(heliopause)을 넘었습니다. 태양권계면은 해가 불어 낸 입자와 자기장이 만든 거품의 가장자리입니다. 그렇게 보이저 1호는 성간 우주에 들어간 첫 인공물이 되었습니다.

보이저 1호는 지금도 여전히 지구와 교신하고 있습니다. NASA는 2026년 11월 보이저 1호가 지구에서 1광일 떨어진 곳에 닿을 것으로 봅니다. 1광일은 빛이 24시간 동안 가는 거리로, 약 260억 km입니다. 그때가 되면 지구에서 보낸 무전 명령이 보이저 1호에 닿는 데 꼬박 하루, 그 답이 돌아오는 데 또 하루가 걸립니다. 보이저 1호의 전력은 계속 줄어들고 있어서 기술자들은 나머지가 계속 일할 수 있도록 장비를 하나씩 끄고 있습니다.

거리가 멀면 지구와 주고받는 모든 대화가 느려집니다. 뉴호라이즌스가 지나갈 때 명왕성은 지구에서 해까지 거리의 약 32배 떨어져 있었으니, 빛의 속도로 가는 무전 신호도 도착하는 데 약 4시간 반이 걸렸습니다. 32 × 1억 4,960만 km ÷ 초속 299,792 km ≈ 16,000초입니다. 그래서 지구에 있는 누구도 근접 비행을 실시간으로 조종할 수 없었습니다. 탐사선은 미리 올려 둔 명령에 따라 근접 비행 전체를 스스로 해냈고, 찍은 사진은 그 뒤 몇 달에 걸쳐 천천히 지구로 보냈습니다.

명왕성과 해

NASA의 뉴호라이즌스가 처음으로 명왕성을 찾아갔습니다. 뉴호라이즌스는 10년 가까이 날아간 끝에 2015년 7월 14일 명왕성 표면 위 약 7,750마일(12,500 km)까지 가장 가까이 다가갔습니다. 이 거리는 대략 뉴욕에서 뭄바이까지쯤 됩니다. 탐사선은 그 뒤 카이퍼 벨트로 계속 나아갔습니다. 반대 방향으로 간 탐사선도 있습니다. NASA의 파커 태양 탐사선은 해에 닿기 위해 만들어졌습니다. 2024년 12월 24일 태양 표면에서 약 380만 마일(610만 km)까지 다가갔는데, 지금까지 우주선이 해에 가장 가까이 간 기록입니다. 속도는 시속 약 43만 마일, 초속 약 192 km로 사람이 만든 물체 가운데 가장 빨랐습니다.