한국천문연구원은 지난 6일 세계 최대 규모인 거대마젤란망원경(GMT)의 다섯번째 반사경을 만들기 시작했다고 발표했다. GMT는 지름 8.4m의 거울 7개를 연결한 25m 반사경으로 빛을 모으는 초대형 망원경이다. 이 망원경의 건설에 우리나라도 참여하고 있다.망원경의 성능은 빛을 모으는 능력에 의해 결정된다. 그리고 빛을 모으는 능력은 망원경에 설치된 오목거울의 크기에 달려 있다. 우리 눈의 동공 최대 지름은 7㎜ 정도이다. 우리 눈보다 지름이 1000배 큰 7m 거울은 100만배 넓은 면적으로 빛을 모을 수 있다. 그만큼 어두운 천체를 볼 수 있다는 것이다.망원경을 설치하는 위치는 크게 우주와 지상으로 나눌 수 있다. 우주망원경은 인공위성처럼 지구 밖에서 우주를 관측한다. 하지만 지상 망원경보다 수십배 이상 제작비용이 들고 쉽게 수리를 할 수 없어 수명도 한정돼 있다. 지상에서 관측이 불가능한 감마선이나 X선, 자외선, 적외선은 우주망원경으로만 관측이 가능하다.가시광선을 관측하는 광학망원경은 우주와 지상에 모두 설치가 가능하다. 1990년에 발사된 허블우주망원경은 역사상 가장 뛰어난 망원경 중 하나다. 허블은 우주왕복선을 이용한 수차례의 수리로 그 수명이 지금까지 연장됐다. 허블을 이을 차세대 우주망원경인 지름 6m짜리 제임스 웹 망원경이 1~2년 이내에 발사될 예정이다.지상에 대형망원경을 설치하는 데는 몇 가지 문제점이 있다. 반사경을 크게 만들려면 중력에 의한 휨을 막기 위해 두꺼워져야 하는데 여기에는 한계가 있다. 1980년대 이후 반사경을 얇고 가볍게 만드는 대신 중력에 의한 휨을 보정해 주는 능동광학 기술이 개발돼 8m급 망원경이 만들어지기 시작했다.그러나 문제는 또 있다. 대기에 의한 빛의 흔들림이다. 빛은 밀도가 다른 대기층을 통과하며 굴절된다. 별이 반짝이는 것은 이 때문이며, 높은 산에 망원경을 설치하는 것도 대기의 영향을 최소화하기 위함이다. 1990년대 들어서 흔들리는 빛을 보정해 주는 적응광학시스템이 개발됐다. 기술의 진보로 우수한 성능의 지상 망원경 제작이 가능해진 것이다.현재 가장 큰 광학망원경은 스페인령 카나리아제도의 해발 2400m에 건설된 카나리아대형망원경(GTC)이다. 2007년에 첫 관측을 시작한 이 망원경은 36개의 육각형 거울로 구성된 지름 10.4m의 반사경으로 빛을 모은다. 하나의 거울로 이뤄진 망원경 중에서 가장 큰 것은 지름 8.2m짜리 유럽 남천문대의 VLT(Very Large Telescope)이다. 4대의 망원경이 한 쌍으로 이뤄졌는데, 4대가 함께 작동할 때는 지상에서 가장 강력한 성능을 발휘한다.GMT는 2026년 최종 완성을 목표로 하고 있다. 이 망원경이 설치될 곳은 칠레 아타카마사막의 해발 2500m 라스 캄파나스산 정상 부근이다. 전체 건설 예산은 1조원 정도로 우리나라는 10%인 1000억원 정도를 투자하고 매년 1개월의 독점사용권을 갖는다.허블이 관측한 가장 먼 거리는 약 134억광년이었다. GMT의 성능은 허블의 10배 정도가 될 것으로 예상된다. 따라서 GMT는 허블로 보지 못한 더 멀고 더 오래된 빛을 볼 수 있을 것으로 기대된다. 이태형 한국우주환경과학연구소장

17일 국제중력파연구팀은 올여름에 관측된 중력파 신호 GW170817의 자료를 전 세계 언론에 공개했다. 8월 17일 중력파가 감지된 후 수천 명의 천문학자가 7대륙 70개가 넘는 천문대와 우주망원경을 이용해 이 신호의 출처를 찾아냈다. 감마선부터 전파까지 모든 영역의 빛과 중력파까지 이용해 한 대상을 관측한 것이다. 이번 관측은 다중신호 천문학 시대의 시작을 알리는 역사적인 사건이었다.중력과 중력파는 다르다. 트램펄린 위에 볼링공을 올려놓으면 그 자리가 움푹 내려앉는다. 볼링공의 무게(질량)로 휘어진 트램펄린이 바로 중력에 의한 시공간의 휘어짐이다. 하지만 트램펄린 위에 볼링공을 떨어뜨리면 무게의 변화로 인해 한동안 흔들릴 것이다. 이 흔들림이 바로 중력파이다. 즉 질량에 변화가 생겼을 때 시공간을 요동치는 게 만드는 파동이 중력파이다.올해 노벨물리학상의 주인공이 된 세 명의 과학자는 2015년에 최초로 중력파를 발견한 이들이다. 이때 발견된 중력파는 태양 질량의 수십 배나 되는 두 개의 블랙홀이 충돌하면서 만들어냈다. 하지만 지구에서 무려 13억 광년이나 먼 곳이었기에 직접 빛으로 그 모습을 관측할 수는 없었다.GW170817은 블랙홀보다 가벼운 중성자별이 충돌한 것이다. 충돌한 지점은 지구에서 1억3000만 광년으로 우주망원경을 비롯한 광학망원경으로도 충분히 관측할 수 있는 거리다. 이번 관측을 통해 중력파가 이론대로 빛의 속도로 전달된다는 것도 확인했다. 중력파가 감지되고 2초 만에 우주망원경이 같은 지점에서 감마선폭발을 감지한 것이다. 그리고 이어서 지상망원경이 폭발 장면을 관측했다.감마선폭발의 원인도 밝혀졌다. 평균 하루에 한두 번 이상 관측되는 감마선폭발은 엄청난 에너지가 순간적으로 발생하는 것이지만 그 원인을 정확히 알지 못했다. 이번 관측을 통해 중성자별의 충돌과 같은 급격한 질량 변화에서 비롯된다는 것이 처음으로 확인된 것이다.또한 그곳에서 나온 빛을 분석한 결과 금이나 백금 같은 중금속이 다량으로 만들어진 것도 확인됐다. 우리가 알고 있는 물질 중 수소와 헬륨은 우주탄생(빅뱅) 시기에 만들어졌다. 그보다 무거운 원소 중 철까지는 별의 내부에서 만들어진다. 그러나 철보다 무거운 원소의 기원에 대해서는 잘 모른다. 이번 관측을 통해 중성자별의 충돌 시에 중성자가 빠르게 합쳐지면서 무거운 원소가 만들어지는 과정이 확인된 것이다. 이때 만들어진 금이나 백금의 양은 지구 질량의 수십 배에서 수백 배에 이르는 것으로 알려졌다.그동안 천문학자들은 빛에 의존해 우주를 관찰해왔다. 하지만 우주에 존재하는 물질 중 80% 이상은 빛을 내지 않는 암흑물질이다. 결코 빛만으로는 우주를 제대로 알 수 없다는 것이다. 어떤 천문학자는 이번 사건으로 인해 우주 관측 기술이 무성 영화에서 유성 영화의 시대로 바뀌었다고 표현하기도 했다. 일명 다중신호 천문학의 시대가 열린 것이다. 이를 통해 우주에서 일어나는 사건의 정확한 위치와 규모가 확인될 것이고, 그 자료로부터 우주의 과거와 미래를 더 확실히 알 수 있을 것이다. 이태형 한국우주환경과학연구소장

지난 4일 오후 8시쯤 중국 서부에 위치한 윈난성에서 소형 핵폭탄에 버금갈 정도의 운석 폭발이 있었다. 이 폭발로 보름달보다 밝은 섬광이 관측됐다. 이후 운석이 암시장에서 금보다 수십배 비싸게 팔린다는 소문이 돌았고, 공무원까지 나서서 대대적인 운석 수색을 벌이고 있다. 과연 운석은 하늘이 내린 로또일까.운석이 비싸게 팔리기 위해서는 중요한 용도나 희소성이 있어야 한다. 과학자들은 운석을 연구해 태양계 초기의 모습을 알아내려고 한다. 우주에서 온 운석은 공기나 물에 의한 변형이 없어서 만들어졌을 때 모습을 그대로 간직하고 있다. 그러나 떨어진 지 오래된 운석은 대기에 의한 오염 등으로 연구용으로서의 가치가 떨어진다.우주의 물질이 지구 중력에 끌려와 대기 중에서 불타는 것을 유성이라고 하고, 유성이 타고 남은 물질을 운석이라고 한다. 운석은 돌이나 철로 이루어졌다. 유성이 대기권을 통과할 때 온도가 2000도에 이르기 때문에 철보다 녹는 점이 낮은 물질은 녹아서 없어진다. 인터넷에서 거래되는 운석의 가격은 1g에 1~5달러 수준이다. 구성 성분이나 모양에 따라 가격이 달라지지만 철로 된 운석이 돌 운석에 비해 조금 더 비싸다. 운석의 95% 정도가 돌 운석이고, 철이나 철과 돌이 섞인 운석은 매우 적기 때문이다.특별히 모양이 아름답거나 유명세를 탄 운석은 좀 더 비싸다. 작년 봄 영국 크리스티 경매장에 나온 890g짜리 첼랴빈스크 운석의 경우 5억원의 가격이 책정되기도 했다. 하지만 실제로 g당 10달러 이상으로 팔리는 운석은 무척 드물다. 최근 가장 비싸게 거래된 운석은 1967년 러시아에서 발견된 세임찬 운석이다. 철과 돌이 섞인 176kg짜리 운석으로, 거래 가격은 약 1억8000만원이었다. 운석 대부분은 소행성에서 부서져 나온 것이다. 달이나 화성에서 떨어져 나온 운석은 훨씬 비싸게 판매되기도 하지만 워낙 드물다.우리나라에서는 2014년 3월 진주에 대형 운석이 떨어지면서 본격적인 운석 열풍이 불기도 했다. 당시 진주 지역에서 발견된 운석은 총 35kg으로, 정부는 해외 반출을 금지시키는 법까지 제정하면서 매입을 시도했지만 결국 실패하고 말았다. 당시 정부가 제시한 매입 금액은 총 3억5000만원으로 g당 1만원이었다.지구 탄생 이래 수십억년 동안 수많은 운석이 지구로 떨어졌다. 현재도 지구로 떨어지는 운석은 10g 이상을 기준으로 연간 수만개가 되고 무게로는 3~7t이나 된다. 그만큼 운석이 드문 존재가 아니라는 뜻이다. 사실 우리가 쓰고 있는 대부분의 광물자원이 수십억년 전 지구에 떨어진 운석에서 비롯됐다는 것을 생각하면 운석이 드문 존재가 아니라는 것은 쉽게 이해할 수 있을 것이다.지구 탄생 초기에는 철과 같이 무거운 물질은 대부분 지구 중심으로 가라앉았기 때문에 지표면 근처에는 주로 가벼운 원소로 이루어진 물질이 차지했다. 지표면이 딱딱하게 굳은 이후 외계에서 들어온 운석이 지표면 근처에 묻히면서 지구의 광물자원을 만들었다. 사실 지구 자체도 더 오래전에는 우주에서 온 것이기에 결국 운석이 지구의 물질과 크게 다르지 않다. 운석이 의미 있는 물질이긴 하지만 결코 하늘이 내린 로또는 아니라는 뜻이다.이태형 한국우주환경과학연구소장

지난 9월 6일 오후 8시쯤 태양에서 거대한 폭발이 있었다. 2006년 12월 이후 10년여 만에 나타난 가장 큰 폭발이다. 이날을 전후로 불과 일주일 동안 강력한 폭발이 일곱 차례나 이어졌다. 이로 인해 북미 일부지역에서는 최대 1시간 동안 정전됐고, 위성항법장치(GPS)가 오작동했다. 우리나라에서는 8일부터 열흘간 우주전파재난 경보 관심단계가 발령됐다. 태양 폭발은 왜 일어나는 것일까.태양은 거대한 수소폭탄이다. 태양 중심에서는 1초에 약 400t의 수소가 사라지면서 빛과 에너지를 만든다. 이에 태양폭발로 방출되는 빛과 물질은 엄청난 에너지를 가진 방사선이다. 태양 표면에서 일어나는 폭발 현상은 플레어라고 부른다. 플레어는 주로 흑점 주변에서 일어난다. 매우 고온인 태양 내부에서는 물질이 플러스(+)와 마이너스(-) 전기를 띤 이온 입자로 존재하는데, 이를 플라스마라고 한다. 태양에서는 고온의 플라스마 물질이 위로 올라오고, 표면에서 식어 아래로 내려가는 대류가 끊임없이 일어난다. 이로 인해 표면에는 온도차이로 쌀알이 모여 있는 것처럼 밝고 어두운 무늬들이 수없이 이어진다.태양에서는 전기를 띤 플라스마의 움직임으로 곳곳에 자기장의 고리가 만들어진다. 이런 고리가 서로 충돌하는 지점에서는 대류 현상이 막힌다. 식은 물질이 아래로 내려가지 못해 온도는 더 낮아지고 주위보다 어둡게 보이는데, 이곳이 바로 흑점이다. 태양폭발은 화산 폭발과 비슷하다. 흑점 아래 모인 높은 에너지의 물질이 순간적으로 분출되는 것이다. 먼저 강한 X선이 지구에 도달하여 전리층을 흔들고 무선 통신에 장애를 일으킨다. 고에너지 입자는 수 시간에서 수일에 걸쳐 지구에 도달한다. 이 입자들은 자기장을 교란시켜 지자기 폭풍을 만들기도 하고, 대규모 정전사태를 일으키기도 한다. 또한 우주선이나 항공기에 직접 방사선 피해를 줄 수도 있다. 따라서 강한 폭발 이후 며칠간은 북극 항로를 이용하는 비행기들의 항로가 변경된다. 하지만 북위 60~70도의 고위도 지역에서는 그 어느 때보다 화려한 오로라가 관측될 확률이 높아진다. 태양의 활동성과 흑점 수는 약 11년을 주기로 변하는데 2012년이 가장 정점이었다. 올해는 태양 표면에 흑점이 보이지 않은 날이 벌써 56일로 22%나 된다. 하지만 폭발의 강도를 결정하는 것은 흑점의 개수가 아니라 크기이다. 이에 태양 활동이 약해진 해에도 강력한 태양폭발이 일어날 수 있다. 아직 우리가 태양에 대해 아는 것은 많지 않다. 태양폭발로 방출된 고에너지 입자들이 어떻게 수 시간 만에 지구까지 도달할 수 있는지에 대해서도 알지 못한다. 태양 대기의 온도가 표면보다 수십 배 높은 이유에 대해서도 알지 못한다. 미국은 태양 대기와 표면에 대한 정확한 정보를 얻기 위해 태양 관측 탐사선 솔라 파커를 내년 7월 발사할 예정이다. 내년부터 2025년까지 활동하게 될 이 탐사선은 24차례에 걸쳐 태양으로부터 약 620만㎞까지 접근해 태양의 자기장과 대기에 대한 자세한 정보를 밝혀낼 예정이다. 우리에게 꼭 필요한 태양이지만 언제나 위협이 될 수 있다는 사실도 꼭 기억해야 한다.이태형 한국우주환경과학연구소장

2004년부터 13년간 토성을 탐사 중인 카시니호가 9월 15일(이하 한국시간) 토성 대기와 충돌하면서 장렬한 최후를 맞는다. 길이 6.8m, 폭 4m의 카시니는 1997년 발사된 이래 무려 20년 가까이 우주를 탐사했다. 마지막 비행을 토성 대기 속으로 정한 이유는 연료 고갈로 인해 제어가 불가능한 카시니가 토성 위성 중 하나에 충돌해 그곳을 오염시킬 위험을 막기 위해서이다.카시니는 토성을 방문한 네 번째 탐사선이자 토성을 공전한 최초의 탐사선이다. 토성 고리의 입체적인 구조와 원리를 조사했고, 토성 위성의 표면 성분과 지형을 살폈다. 토성의 자기장과 오로라를 관측했으며, 위성인 엔셀라두스에서 솟구치는 물기둥을 탐사해 내부에 엄청난 바다가 있을 것이라는 사실도 발견했다. 카시니의 원래 이름은 카시니-호이겐스호였다. 미국항공우주국(나사)이 제작한 카시니호에 유럽우주국이 개발한 호이겐스호가 실려서 발사됐기 때문이다. 2004년 12월 카시니에서 분리된 호이겐스호는 2005년 1월 14일 토성의 최대 위성인 타이탄에 착륙했다. 인류가 만든 탐사선이 화성 궤도 너머에 착륙한 것은 이때가 처음이었다. 지름이 달의 1.5배 정도인 타이탄은 대기를 가진 유일한 위성이다. 대기의 대부분은 지구와 같은 질소로 이뤄져 있으며, 호이겐스호의 탐사로 액체의 메탄 바다가 있는 것이 밝혀졌다. 낮은 온도로 인해 생명체가 존재할 가능성은 없지만 지구 초기 모습을 이해할 수 있는 많은 자료가 얻어졌다.카시니호는 나사의 태양계 탐사프로그램 중 가장 비용이 많이 드는 플래그십 프로그램으로 진행됐다. 플래그십 프로그램은 인류가 지구를 벗어나 다른 행성계에 거주할 가능성을 확인하기 위한 것으로 전체 비용이 10억 달러 이상이다. 나사의 태양계 탐사프로그램은 비용과 규모에 따라 플래그십, 뉴프런티어, 디스커버리 순으로 나뉜다. 지금까지 진행된 플래그십 프로그램에는 바이킹(1975), 보이저(1977), 갈릴레이(1989), 카시니(1997), 찬드라X선망원경(1999), 큐리오시티 로버를 착륙시킨 화성과학실험실(2011) 등이 있다. 명왕성 탐사선이었던 뉴허라인즌스와 목성 탐사선 주노는 수억 달러가 소요되는 뉴프런티어 프로그램으로, 케플러우주망원경과 소행성 탐사선 돈은 그보다 규모가 작은 디스커버리 프로그램으로 진행됐다.카시니호는 지난 4월 말 토성 고리를 통과하면서 마지막 탐사 일정인 토성 근접 비행 ‘그랜드 피날레’를 시작했다. 총 22번의 그랜드 피날레 중 마지막 5번은 죽음을 향한 접근 비행이었다. 카시니호는 이 기간 동안 접시안테나를 방패 삼아 최고 시속 12만km/h로 토성을 향한 다이빙을 반복하면서 토성 자기장과, 중력, 고리에 대한 자세한 정보를 파악했다.카시니는 9월 12일 오전 타이탄을 지나 마지막 비행을 시작한다. 9월 15일 오후 8시 54분 토성 대기 1500km 상공에 도달하면 엄청난 열로 인해 1분 안에 파괴될 것으로 예상된다. 그 1분 동안 토성 대기에 대한 정보를 지구로 전송하면서 마지막 임무를 수행할 것이다. 카시니호의 마지막 비행이 인류 과학 발전에 중요한 역할이 되길 기대해 본다. 이태형 한국우주환경과학연구소장

지난 8월 15일 국제우주정거장을 향해 출발한 화물우주선 드래건호에는 우리나라에서 만든 특별한 장비 하나가 실려 있었다. 실리콘 전하량 검출기(SCD)가 바로 그것인데 반도체센서를 이용해 우주에서 날아오는 고에너지 입자를 검출하는 장비이다. 우주에서 지구로 들어오는 고에너지 입자들은 우주선(宇宙線·cosmic ray)이라고 부른다. 이런 입자들은 대기 입자와 충돌해 분해되기 때문에 지상에서는 정확한 관측이 어렵다. 우주선의 대부분은 수소의 원자핵인 양성자이다. 이외에 헬륨이나 그보다 무거운 원소의 원자핵도 포함돼 있다.20세기 중반까지 과학자들은 이 우주선이 태양으로부터 나오는 것으로 판단했다. 하지만 태양에서 날아오는 태양풍의 대부분이 음(-)전기를 띤 전자인 데 반해 이 우주선들은 대부분 양(+)전기를 띠고 있다는 것이 알려지면서 우주선의 기원이 태양계 밖이라는 것이 밝혀졌다. 그리고 이 우주선의 99%가 수소의 원자핵인 양성자와 헬륨의 원자핵이라는 것도 알려졌다.우주선의 속도는 광속의 45%에서 99.6%로 매우 빠르다. 빠른 만큼 높은 운동에너지를 가지고 있기에 전체적인 에너지도 태양풍의 수백만 배 이상이다. 실제로 우주여행에서 인류가 가장 무서워해야 할 대상 중 하나가 바로 우주선에 의한 방사선 피폭이다. 2012년 미국 항공우주국이 화성탐사선을 이용해 측정한 방사선 피폭의 95%는 태양계 밖에서 오는 우주선에 의한 것이었다. 따라서 인류가 장시간 우주여행을 하기 위해서는 이 우주선으로부터 보호될 수 있는 우주복이 반드시 필요하다.다행히 지구에서는 특별히 걱정할 필요가 없다. 대부분의 우주선은 지구 자기장에 의해 차단되기 때문이다. 그리고 자기장을 통과한 우주선은 대기와의 충돌로 대부분의 에너지를 잃게 된다. 우주선이 대기와 충돌하면 보다 작은 입자로 분해되는데, 이것을 2차 우주선이라고 한다. 실제로 지표에 닿는 고에너지의 1차 우주선은 거의 없다.우주선의 정확한 관측을 위해서는 가능한 한 대기가 적은 우주로 나가야 한다. 그곳이 바로 국제우주정거장이다. 지금까지의 연구는 주로 국제우주정거장에 설치된 알파자기분광기(AMS)가 이용됐다. 이번에 순수 국내 기술로 제작된 실리콘 전하량 검출기는 4개 층으로 구성된 실리콘센서를 이용해 검출 정확도를 99%로 높였다고 한다. 이는 세계 최고 수준으로 앞으로 2020년까지 3년간 우주 관측 임무를 수행할 예정이다.과연 우주선은 어디에서 온 것일까. 광속에 가까운 속도로 수백, 수천 광년 이상을 날아온 우주선은 정확히 어디에서, 어떤 과정을 거쳐 만들어진 것일까. 지금까지 밝혀진 바로는 우주선이 주로 초신성 폭발이나 활동적인 은하의 핵에서 만들어졌을 가능성이 높다는 것이다. 하지만 정확한 기원을 알기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.우주선의 정확한 종류와 기원을 알아내는 것은 우주의 비밀을 푸는 열쇠이기도 하지만, 인류의 우주 도전을 위해 꼭 필요하다. 그 중요한 첨단 과학 탐구의 현장에 우리나라의 기술력이 함께한다는 것은 자부심을 가질 만한 일이다. 연구자들에게 찬사를 보내며, 이 장비를 통해 인류 발전을 위한 중요한 자료가 얻어지길 바란다.이태형 한국우주환경과학연구소장

오는 21일(미국시간), 미 대륙을 횡단하는 개기일식 현상이 나타난다. 이번 일식은 ‘더 그레이트 아메리칸 이클립스'(The Great American Eclipse·미국대일식)라고 불리고 있으며, 미국을 가로질러 일어나는 것은 1918년 이후 무려 99년 만의 일이다. 미국을 들썩이게 하고 있는 개기일식은 과연 어떤 현상일까. 그리고 우리나라에서는 언제 이런 현상을 볼 수 있을까.해와 달, 지구가 일직선이 돼 달이 해를 완전히 가리는 현상이 개기일식이다. 이때 달이 가린 태양 주위로 코로나라고 불리는 태양 대기가 보인다. 해와 달의 궤도가 약 5도 정도 어긋나 있기에 일식과 월식이 자주 일어나지는 않는다. 개기일식 때 달이 해를 정확히 가릴 수 있는 것은 지구에서 보는 해와 달의 겉보기 크기가 같기 때문이다. 달보다 지름이 400배 큰 해가 달보다 400배 멀리 있어 같은 크기로 보이는 것이다.개기일식은 1∼ 2년에 한 번쯤 나타나는데, 폭 100㎞ 정도의 좁은 지역에서만 관측할 수 있다. 확률적으로 사람이 많은 도시보다는 바다나 오지에서 일어날 가능성이 높다. 이번처럼 교통편이 좋은 지역에서 개기일식을 볼 수 있는 것은 무척 드문 일이다.현재 개기일식을 볼 수 있는 미국 서부지역의 대부분 숙박업소들은 이미 예약이 끝났다. 주변 도시의 렌터카도 동이 났고, 항공편도 구하기 힘들다. 미국뿐만 아니라 전 세계에서 개기일식을 보기 위해 모여들고 있기 때문이다. 개기일식에 많은 사람이 열광하는 이유는 무엇일까. 개기일식을 직접 보지 않은 사람에게 그 감동을 설명하기는 어렵다. 달이 해를 완전히 가리는 순간 지평선 근처엔 노을이 붉게 지고, 하늘은 밝은 별이 보일 정도로 어두워진다. 바람도 서늘해지고, 평소엔 눈이 부셔서 볼 수 없었던 태양은 불타오르는 검은 태양으로 변해 온 세상을 집어 삼킬 것처럼 이글거린다. 눈이 좋은 사람은 검은 태양 주변에서 붉은 홍염도 볼 수 있다. 이렇게 2~3분 정도의 시간이 흐르면 해를 품었던 달이 서쪽부터 해를 토해 낸다. 하늘은 다시 밝아지고, 사람들은 마치 꿈을 꾼 것처럼 우주의 경이로운 신비에 눈물을 흘린다. 개기일식은 지구의 서쪽 지역에서 먼저 시작된다. 지구에서 볼 때 달이 서쪽에서 동쪽으로 공전하기에 개기일식이 일어나는 지역도 계속 동쪽으로 옮겨간다. 이번 개기일식은 오리건주의 서부 해안에서 오전 10시15분쯤에 시작돼 사우스캐롤라이나 동부 해안에서 오후 2시49분쯤 끝난다. 미국 대륙에서만 총 1시간30분 정도 진행된다. 다음 개기일식은 2019년 7월 2일 남미의 칠레와 아르헨티나에서 볼 수 있다.우리나라에서 가장 최근 개기일식을 볼 수 있었던 때는 1852년 12월 11일이었다. 앞으로 다가올 개기일식은 2035년 9월 2일이다. 2035년 개기일식은 중국 베이징을 지나 평양과 원산 지역을 거쳐 일본 도쿄 북쪽에서 태평양으로 빠진다. 우리나라에서는 최북단인 고성 통일전망대 부근에서 1분여 동안 볼 수 있다. 통일이 돼 금강산에 올라 개기일식을 볼 수 있기를 간절히 바란다. 이태형 한국우주환경과학연구소장

지난 24일 달 표면 아래에 많은 물이 존재할 것이라는 연구 결과가 발표됐다. 미국 브라운대 연구팀이 아폴로 15호와 17호가 달에서 가져온 월석을 분석한 결과이다. 만약 달 표면 아래 많은 물이 존재한다면 이를 바탕으로 달기지 건설은 탄력을 받을 것이다. 과연 달에 얼마나 많은 물이 존재할까.이번 발표를 보면 궁금증이 하나 더 생긴다. 아폴로 17호가 달에 마지막으로 착륙한 것은 1972년 12월이다. 거의 45년이나 지난 지금에서 이런 연구 결과가 나온 이유는 무엇일까. 아폴로 우주선이 수집한 달의 토양에 물이 있다는 분석 결과는 2011년쯤에나 발표되기 시작했다. 샘플에 포함된 토양 속 미량의 물에 접근하는 최첨단 기술을 개발하는 데 39년이라는 시간이 필요했던 것이다. 하지만 당시에 이 발표는 큰 주의를 끌지 못했다. 아주 작은 샘플에 대한 조사였기 때문이다. 이번 연구 결과는 아폴로 15호와 17호의 여러 샘플에 대해 진행한 것이다. 물을 포함하고 있는 화산 토양이 달 전체에 걸쳐 넓게 분포하고 있으며, 화산 활동이 달 표면에 물을 전달하는 중요한 경로였다는 것이 밝혀진 것이다.달에 물이 존재한다는 직접적인 증거를 최초로 찾아낸 것은 2008년 인도의 찬드라얀 1호 탐사선이었다. 찬드리얀 1호는 달 표면에 탐사장비를 충돌시켰고, 이때 피어오른 먼지와 가스 속에서 물의 흔적을 발견했다. 2009년에는 나사에서 달의 남극에 우주선을 충돌시켰고, 이때 달 극지 토양에 3~8% 정도의 수분이 포함돼 있다는 것이 밝혀졌다. 충돌지점을 기준으로 반경 5㎞ 이내의 1m 두께 토양에 수십억 리터의 물이 있다는 것이다. 컴퓨터 시뮬레이션으로 알려진 달 극지방에 햇빛이 닿지 않는 지역이 1만4000㎢ 정도이기 때문에 엄청난 양의 얼음이 그곳에 존재할 수 있다. 아직 달의 극지방에 존재하는 물의 기원에 대해 정확히 알려진 바가 없다. 지구처럼 물을 많이 가진 소행성이나 혜성이 충돌해 극지방에 물을 남겼을 것이라는 것이 가장 잘 알려진 학설이었다. 하지만 극지방의 물이 37억 년 전 달의 화산 활동에 의해 지상으로 분출된 것일 수도 있다. 물의 기원에 대한 사실이 밝혀지면 달의 기원에 대해서도 다시 연구돼야 할 것이다. 지금까지 알려진 달의 기원은 화성 정도 되는 천체가 지구와 충돌하고, 그 충돌로 부서져 나간 지구의 지각과 맨틀 일부가 다시 모여 달을 만들었다는 것이다. 만약 이 대충돌설이 맞는다면 당시에 충돌의 충격으로 인한 엄청난 온도에서 어떻게 달 내부에 많은 물이 만들어졌는지는 이해되지 않는다. 물론 달이 완전히 굳기 전에 거대한 혜성과 소행성이 충돌해 내부에 물을 남겼을 수도 있다.미래에 달 기지를 만들고 인류가 그곳에 살기 위해서는 물을 얻는 것이 가장 중요한 일이다. 지금까지 밝혀진 바로는 극지 크레이터뿐 아니라 많은 지역에 물이 분포하고 있다. 달에서 물을 얻는 방법을 먼저 연구하는 국가가 달 개발의 우선권을 가질 수 있다. 2020년대엔 우리나라도 달에 우주선을 보낸다. 달에 가는 것도 중요하지만 이제는 우리가 달에서 무엇을 얻고, 무엇을 해야 할 것인지에 대한 구체적인 계획을 세워야 할 때이다.이태형 한국우주환경과학연구소장

지난 13일 미국항공우주국(NASA)은 태양계에서 가장 큰 구름 소용돌이로 알려진 목성의 대적점 사진을 공개했다. 이 사진은 목성 탐사선 주노가 10일 촬영한 것이다. 2011년 8월 5일 발사된 주노는 2016년 7월 4일 목성 궤도에 도착했고, 8월 27일부터 약 53.5일을 주기로 목성에 근접해 목성 대기를 정밀관측하고 있다. 일곱 번째 근접비행이 있었던 이날, 주노는 목성 대기에 3500㎞까지 접근한 후 대적점 위를 약 9000㎞ 거리에서 통과했다. 목성의 지름이 14만㎞ 정도인 것을 감안하면 주노가 얼마나 대적점에 가깝게 접근했는지를 상상할 수 있을 것이다.우리 태양계에 풀지 못한 비밀 중의 하나가 바로 목성의 대적점이다. 지구의 태풍처럼 구름 소용돌이로 보이는 대적점이 어떻게 만들어지고, 수백년이 지나도록 그 모습을 유지하고 있는지에 대해 과학자들은 아직 제대로 설명하지 못하고 있다.목성은 태양과 마찬가지로 대부분이 수소와 헬륨으로 이루어졌다. 표면에는 대기의 흐름으로 인해 흰색과 갈색의 소용돌이 구름이 있다. 특히 적도 아랫부분에 있는 커다란 붉은 소용돌이 대적점에서는 시속 540㎞의 강한 바람이 불고 있다. 대적점은 1665년에 처음 관측된 이후 350여년이 지난 지금까지도 그 모습이 그대로 유지되고 있다.지구의 태풍은 북반구에서는 반시계방향으로 회전하고 남반구에서는 시계방향으로 회전한다. 그것은 지구의 자전에 의해 구름이 적도에 가까울수록 빠르게 동쪽으로 움직이기 때문이다. 목성도 지구와 같이 서쪽에서 동쪽으로 자전한다. 그런데 목성의 남반구에 있는 대적점은 지구와 반대로 반시계방향으로 회전하고 있다. 물론 과학자들은 아직 그 원인에 대해 정확한 답을 내지 못하고 있다.대적점이 그 이름처럼 붉게 보이는 이유에 대해서도 아직 잘 모르고 있다. 인이나 다른 황 화합물로 인해 붉은색을 띠고 있는 것으로 여겨지지만 확실하지는 않다.대적점의 지름은 매년 200㎞ 이상 줄어들고 있지만 현재의 상태가 계속될지 아니면 어느 순간 다시 커질지는 확실하지 않다. 대적점이 회전하는 주기는 지구시간으로 대략 6일, 목성시간으로는 14일이다. 대적점이 수백년 동안 그 형태가 유지되고 있는 이유는 목성에 육지가 없기 때문인 것으로 보인다.주노의 다음 근접 예정일은 9월 1일이나 이때는 대적점 위를 바로 통과하지 않는다. 그리고 그 이후에는 주노에 탑재된 카메라가 목성의 강한 자기장과 복사열에 의해 더 이상 제 기능을 발휘하기 어려울 것으로 예상되고 있다.주노에는 가시광선을 촬영하는 주노캠 이외에도 분광기와 전자파 측정기, 자기장 측정기, 고에너지 입자 검출기 등 다양한 장비가 탑재돼 있다. 이들 장비를 통해 대적점의 자세한 상태가 측정됐을 것이다.우주에 대해 아직까지 우리가 알고 있는 지식은 매우 한정돼 있다. 가까운 태양계에도 밝혀지지 않은 비밀이 많다. 먼 우주의 비밀을 캐는 것도 중요하지만 우리가 사는 태양계에 대해 보다 많은 관심과 연구가 필요하다. 그것이 우리가 살고 있는 지구를 이해하는 길일 것이다.이태형 한국우주환경과학연구소장

오는 7월 14일 러시아는 밤하늘에 가장 밝은 별을 쏘아 올릴 예정이다. 정확하게는 별이 아니라 인공위성이다. 러시아 말로 등대, 신호등을 의미하는 마약(Mayak)이라는 이름의 이 인공위성은 금속막으로 된 넉 장의 삼각형 거울로 이뤄진 사면체 모양이다. 각 면의 면적은 4㎡로 햇빛을 반사하면 최대  -10등급까지 밝아진다. 우리가 밤하늘에서 맨눈으로 볼 수 있는 가장 밝은 별이 1등급이고, 가장 어두운 별이 6등급이다. 1등급은 6등급에 비해 약 100배 밝다. -10등급이면 초승달보다도 밝은 밝기이다.사람들은 막연하게 밤하늘에 빛나는 별 중에 상당수가 인공위성일 것이라고 생각한다. 하지만 밤하늘에 고정돼 반짝이는 별 중에 인공위성은 없다. 인공위성은 한자리에 가만히 머무를 수 없기 때문이다. 만약 인공위성이 별처럼 한 곳에 고정돼 있다면 지구의 중력으로 인해 땅으로 추락해 버릴 것이다. 지구 주위를 도는 인공위성이 햇빛을 받으면 마치 움직이는 별처럼 보인다. 인공위성의 밝기는 표면 재질이나 태양과의 각도, 관측자와의 거리에 따라 다르다. 국제우주정거장의 경우는 금성 정도의 밝기인 -4등급까지 밝아진다. 저궤도를 도는 이리듐 통신위성은 태양과의 각도에 따라 이보다 수십 배 밝게 빛날 때도 있다. 하지만 그렇게 볼 수 있는 시간은 1분 내외로 짧아서 보이는 시각을 정확히 알아야만 볼 수 있다.인공위성이 밤하늘에서 움직이는 속도는 고도에 따라 다르다. 고도가 낮을수록 지구의 중력이 세기 때문에 더 빠른 속도로 돈다. 고도가 400km 정도인 국제우주정거장의 경우 지구를 한 바퀴 도는 데 1시간 반 정도가 걸린다. 지평선 한쪽에서 나타나 반대쪽으로 사라질 때까지 몇 분 걸리지 않는 속도다.고도 1000km인 저궤도 위성은 그보다 두 배 정도 느린 속도로 돈다. 지상 약 3만6000km의 적도 위에 있는 위성은 지구의 자전과 같은 속도로 공전한다. 이 궤도를 지구정지궤도라고 부른다. 실제로 위성이 정지해 있는 것이 아니라 하루에 한 바퀴 지구를 돌기 때문에 지상에서 보면 마치 정지해 있는 것처럼 보이기에 붙여진 이름이다. 지구정지궤도는 적도 상공에만 존재한다. 아파트나 주택에 설치된 위성 안테나가 남쪽을 가리키는 이유는 바로 이들 방송 위성이 그 방향에 있기 때문이다. 지구정지궤도 위성은 저궤도 위성에 비해 거리가 수십 배 멀리 있어 어둡고, 별 사이를 이동하는 속도도 매우 느리기 때문에 찾기 쉽지 않다.위성을 궤도에 올릴 때는 로켓을 이용한다. 위성의 궤도가 지구에서 멀수록 더 큰 힘으로 로켓을 날려야 한다. 이에 지구정지궤도까지 위성을 올리려면 더 많은 연료가 필요하다. 달도 지구를 도는 위성이다. 인공위성에 비해 훨씬 크고 밝지만 빛나는 원리는 같다. 달의 공전주기가 한 달 정도인 것은 인공위성보다 훨씬 멀리 있기 때문이다. 지구에서 멀어질수록 중력이 약해지고, 공전주기는 길어진다. 하지만 위성이 지구를 도는 한 결코 별처럼 하늘에 고정되어 빛날 수는 없다. 별은 별이고 위성은 위성일 뿐이다. 이태형 한국우주환경과학연구소장