2023년, 인류의 우주 탐사

우리 인류는 여전히 지구와 태양계, 그리고 우주를 자세히 이해하지 못한다. 그럼에도 인류는 계속 우주로 나가려 하고 있다. 주위를 둘러보면 당장 먹고사는 문제 조차 해결되지 않은 나라가 많음에도 불구하고 몇몇 국가들은 어마어마한 자본을 투자하며 앞다퉈 우주로 나가려고 하고 있다.

이유는 생각보다 간단하다. 우리는 '인간'이기 때문이다. 인류의 역사가 본격적으로 시작된 이후 인류는 단 한 가지 질문에 대답하려 끊임없이 노력해왔는데, 이는 바로 '우리는 누구인가?'이다. 이 물음에 대한 답을 찾기 위해서 우리의 기원을 알아야 하고 이를 위해서는 지구와 태양계의 역사를 알아야 한다.

또한 보다 현실적으로 이유를 파악하자면 기본적으로 고부가가치 산업인 우주 산업은 국가와 사회에 경제적 성장 동력을 제시해줄 수 있다. 이는 우리나라도 우주 산업에 뒤처지지 않으려 노력하고 있는 이유이다. 또한, 지정학적으로 항상 불안을 안고 있는 우리나라의 경우 국가 안보 및 영향력 강화를 위해서도 우주 산업이 반드시 필요하다. 이러한 수많은 목표를 실현시키기 위해서 인류는 우주 탐사를 끊임없이 발전시키며 진행하고 있다. 2021년 크리스마스에 지구를 떠나 우주로 여행을 시작한 제임스 웹 우주망원경 덕분에 2022년 우주 덕후는 매우 행복했을 것이다. 과연 2023년에는 어떠한 우주 탐사가 우리의 눈은 매우 즐겁게 해주었을까?

2023년에는 인도가 세계 최초로 달의 남극 근처에 탐사선을 착륙시켰으며, 유럽 우주국은 목성의 얼음 위성 탐사를 위한 발사에 성공했다. 중국은 최초로 민간 우주비행사를 우주에 보낸 바 있으며, 제임스 웹 역시 여전히 새로운 우주의 역사를 쓰고 있다. 또한, 인류 역사상 최초로 소행성의 먼지가 지구에 도착한 바 있다.

인도, 세계 최초로 달의 남극 근처에 탐사선을 착륙 시키다

최근 중국과 인도의 우주 산업 성장세가 매우 매섭다. 두 나라는 특수한 국가의 상황 때문에 선진국으로 평가받고 있지는 않지만, 최소한 주변에 강한 영향력을 행사하는 '강대국'임은 분명하다. 과학은 과학으로 평가해야 하듯이 두 나라가 처한 상황은 우주 산업에 중요하지 않다. 중국은 이미 수십 년 전부터 국가 우주 기구를 설립하며 우주 산업에 대한 투자를 계속해서 늘리고 있다. 달 탐사에도 꽤 진심은 중국은 사막에 달 표면과 매우 유사한 환경을 만들고 수십 차례 같은 테스트를 진행한 바 있다.

인도 역시 마찬가지이다. 최근 인도는 찬드라얀 2호를 통해서 달 탐사를 시도하다 실패한 바 있다. 이 외에도 이스라엘의 베레시트, 일본의 하쿠토-R등, 러시아의 루나 25호 등이 줄줄이 달 착륙에 실패한 바 있다. 하지만 인도는 여기에서 포기하지 않았다. 인도는 지난달 착륙 시도 실패 이후 약 4년 만인 2023년 8월 23일, 달 남극에 성공적으로 착륙선 ‘비크람’ 을 착륙시켰다. 이를 통해서 인도는 미국, 구소련, 중국에 이어 달에 착륙한 네 번째 국가가 되며, 본격적인 우주 강국으로 부상했음을 전 세계에 알렸다. 그리고 이를 축하라도 하듯이 비크람에서 조그마한 탐사차 ‘프라그얀’이 내려와 달의 남극 주변을 본격적으로 탐사하기 시작했다.

유럽우주국, 목성의 얼음 위성 탐사를 향한 여정을 시작하다

태양계의 수많은 행성 중 하필 지구만이 생명체에 친화적이다. 이는 지구가 태양으로부터 적당한 거리에 떨어져 있어 생명체에 친화적인 온도를 유지 하기 때문이다. 하지만 온도만이 유일한 변수는 아니다. 가장 중요한 이유로, 우리를 지켜주고 있는 거대한 목성을 들 수 있다. 목성의 커다란 크기와 무거운 질량이 유발하는 거대한 중력은 지구로 다가오는 크고 작은 소행성이나 혜성 같은 천체들을 끌어당길 수 있기 때문이다.

단순히 이러한 이유 때문만은 아니다. 목성은 지구에서 맨눈으로도 관측할 수 있어 오래전부터 상당한 인기를 자랑하는 천체이다. 이 때문에 목성은 태양계를 연구하는 천문학자들에게 매우 훌륭한 관측 대상이 되고 있다. 이제는 천문학자들이 목성의 위성으로 관심을 돌리고 있다. 이미 1970년대 파이오니어 10, 11호부터 보이저 1, 2호, 율리시스, 카시니-하위헌스, 뉴허라이즌스, 주노 탐사선까지 수많은 탐사선이 목성의 위성들을 관측한 바 있다. 그리고 이 역사를 유럽우주국(ESA)이 잇고 있다.

이름하여 ‘목성 얼음 위성 탐사선(Jupiter Icy Moons Explorer: 줄여서 주스 JUICE 미션)’이 2023년 4월 지구를 출발했다. 총 10개의 탐사 장비를 탑재한 주스 탐사선은 2031년 목성에 도착할 예정이며, 이후 4년 정도 목성과 목성의 위성 주변에서 관측을 수행할 예정이다. 특히 목성의 위성 가니메데, 칼리스토, 유로파 등을 관측할 예정이다. 유럽우주국이 위 미션을 선정한 데에는 여러 가지 이유가 있지만, 가장 중요한 이유로는 관측 대상 위성들이 얼음으로 이뤄진 표면 아래 바다를 품고 있기 때문이다. 물론 그 안에 생명체가 존재할 가능성이 상당히 높다. 차가운 온도 탓에 인간과는 다른 생명체일 가능성이 크지만, 지구의 심해에 존재하는 생명체들과 비슷한 생명체의 증거가 발견될 가능성도 배제할 수 없다.

그리고 올해 2024년에는 미항공우주국의 목성 탐사선 ‘유로파 클리퍼’가 주스 탐사선의 뒤를 잇는다. 주스 탐사선보다 더 늦게 출발하는 유로파 클리퍼는 이용하는 궤도의 이점 덕에 2030년 목성에 도착할 예정이다. 유로파 클리퍼 역시 주스 탐사선과 함께 공동으로 유로파 내부 바다를 탐사할 계획을 세우고 있다. 지구의 바다보다 많은 물을 보유하고 있으며 수중 화산까지 보유하고 있는 유로파에 생명체가 없는 것이 더 이상하지 않을까? 답은 10년 내로 밝혀질 전망이다.

중국, 최초로 민간 우주비행사를 우주에 보내다

앞선 설명처럼 중국은 떠오르고 있는 '신흥' 우주 초강국이다. 사실 중국의 우주 탐사 노력은 하루 이틀 진행된 것이 아니다. 중국은 2023년 5월, 중국은 북서부 고비사막에서 선저우 16호를 통해서 우주비행사 3명을 ‘톈궁 우주정거장’에 보낸 바 있다. 이로써 지구 최초의 민간 우주비행사가 탄생한 것이다.

이들은 지난해 11월 완성된 중국의 톈궁 우주정거장에서 선저우 15호 우주비행사들로부터 임무를 넘겨받았으며 이후 5개월간 우주정거장에서 활동한 후 지구로 복귀했다.

여전히 새로운 역사를 쓰고 있는 제임스 웹

인류 역사상 가장 강력한 우주망원경인 제임스 웹 우주망원경은 2023년에도 새로운 역사를 쓰고 있다. 기대 이상의 능력과 해상도를 보이고 있는 제임스 웹 우주망원경의 결과는 하루가 멀다 하고 쏟아지고 있다. 천문학자들은 덕분에 행복한 비명을 지르고 있지만, 혹자는 너무 많은 제임스 웹 결과에 압도될 것 같다고 표현한다.

초신성 폭발 당시 잔해인 ‘카시오페이아자리 A(Cas A)’의 사진은 제임스 웹이 지구로 보내온 경이로운 사진 중 한 장으로 선정되었다. 과거의 망원경과 파장으로는 도달할 수 없었던 높은 해상도를 통해 위별의 폭발을 새롭게 살펴보고 있는 인류는 덕분에 눈이 매우 즐거워지고 있다.

인류 역사상 최초로 소행성의 먼지가 지구에 도착하다

2023년 9월 말, 미국 서부 상공에서 신원 미상의 우주 물체가 나타났다. 마치 UFO와 같이 갑자기 나타난 위 물체는 다름이 아니라 인류가 우주로 보낸 탐사선 일부이다. 곧이어 해당 물체는 굉음을 내며 미 국방부 소유의 유타주 사막 지대로 하강하기 시작했다. 방열판과 낙하산이 해당 물체의 하강 속도를 늦추며 안전하게 사막지대에 도착한  ‘우주에서 온 선물’은 바로 오시리스-렉스(OSIRIS-REX) 탐사선이 소행성 베누(Bennu)에서 채취한 소량의 표본이다.

소행성과 혜성은 태양계 탄생의 비밀을 풀어줄 열쇠 같은 존재로 인식된다. 먼저 베누는 지구와 비슷한 궤도를 돌며, 이심률과 경사각이 작은 궤도를 돌고 있다. 때문에 지구에서 상대적으로 접근하기 쉬운 천체중 하나이다. 물론 접근하기 쉽기 때문에 접근하는 것은 아니다. 이는 베누가 탄소가 풍부한 소행성(carbon-rich asteroid)으로 분류되기 때문이다. 이는 약 40억 년 전 태양계 초기 역사에서 살아남은 유기 화합물로 태양계 초기로 거슬러 올라갈 수 있는 물질로 인식된다.

특히, 지구상의 생명체가 유기 화합물을 기반으로 하고 있어 베누나 우주의 복잡한 유기 분자가 초기 지구로 유입되어 생명체 활동이 시작되었을 가능성도 있다. 또한 베누는 광물 안에 많은 물을 함유하고 있을 것으로 추정된다. 과학자들은 물의 수소 원자 비율이 지구 바다와 비슷한지 살펴볼 예정이다. 이는 지구 바다의 기원이 소행성이나 혜성인지 확인시켜줄 수 있다. 여러모로 지구 생명체와 태양계의 기원에 대해서 답해줄 수 있는 고마운 천체 베누이다. 이러한 베누의 먼지가 지구에 도착했다. 그리고 베누의 샘플은 현재 전세계에 퍼져서 수많은 과학자들의 손에 분석되고 있다.