탐사선 보이저호 (Voyager)

말 오랜만에 우주정보글 쓴다..

너희들도 우주에 대해 자세하게 알진 못해도 보이저호 는 다들 들어봤지??

이번 정보글에서는 보이저호 일화부터 방법까지
그리고 사실상 지금도 쓸쓸히 작전을 수행중인 보이저호에 대해 알아보자

 

20세기 중반, 당시 인류가 만든 로켓 추진력으로는 목성까지 갈 수 없었다

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당시 NASA 제트추진연구소에서

목성까지 갈 추진력을 개발하고 목성까지의 비행경로를 계산하던 중 뜻밖의 사실을 발견한다

 

 

행성들을 위치를 보고 있는데

1975년에서 1976년 사이에 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 들의 위치가 한자리에서 교차하는 걸 발견했다

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계산해본 결과 5개의 외행성이 176년을 주기로 '가지런히 배열' 된다는 계산이 나왔고

NASA는 행성 모두를 한 번에 갈 수 있겠다는 생각으로 우주 항법을 생각해낸다
 

 

외행성이 가지런히 배열되면 그 행성들의 중력을 추진력으로 얻어 더 빨리 나아갈 수 있는

이른바 '스윙바이 항법' 을 이용하려 했다

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잘못 계산해 너무 가까이 가면 그 행성으로 떨어질 위험이 있지만 성공하면

이론적으로 30년 거리를 무려 12년으로 단축시킬 수 있는 기회다

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영화 인터스텔라, 마션에서도 이 항법이 나온다

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외행성들이 가지런히 배열되는 176년 주기를 놓치면 176년을 또 기다려야 하니

NASA 입장에서는 이 절호의 기회를 놓치고 싶지 않았다
 

 

NASA는 서둘러 스윙바이 항법을 이용해 태양계 외행성들을 조사하는 '보이저 미션' 을 진행한다

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보이저호는

가시광선 영역을 감지하는 비디콘 카메라를 쓰고

지구로 사진을 보낼 3.7m의 거대한 안테나가 설치됐다

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보이저호의 카메라는 FDS(Flight Data Subsystem)에 의해 자동제어되어

일정 시간마다 사진을 찍거나,빛이 반사되면 자동으로 사진을 찍게 설계됐다

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보이저호에 탑재된 컴퓨터는 70년대에 만들어진 것이니 아무래도 성능이 좋을 수가 없었다

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컴퓨터의 스펙은 69.63KB 메모리, 램 4KB, CPU 250 KHz 정도의 스펙으로

보이저호의 컴퓨터로는 기껏해야 우리가 보는 JPG 이미지 한 장 정도를 겨우 저장할 수 있을까 말까 한 수준이다

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그래서 8트랙 테이프의 디지털 데이터를 'High-end Laptop'방식을 이용하여 인코딩한 후에 지구로 전송한다
 

 

http://pds-rings.seti.org/voyager/iss/raw_images.html

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이 사이트에 가면 보이저호가 찍은 날 이미지를 압축된 형식으로 볼 수 있다

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​보이저호 연료는

우주의 진공상태에서 한번 움직이면 영원히 움직이기 때문에 필요 없다

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다만 태양계 중력권을 벗어나려면 연료가 필요한데

스윙바이 항법으로 적은 연료로 안전하게 태양계를 빠져나갈 수 있었다
 

 

하지만 연료는 필요 없어도 보이저호에 탑재되어있는 장비들을 유지시키려면 전력이 필요하다

우주 밖으로 나가면 태양열에너지는 이용할 수 없으니

NASA는 방사성 동위 원소 열전 발전기(Radioisotope Thermoelectric Generator)를 이용하기로 한다
 

 

RTG는 안에 핵연료로도 사용되는 플루토늄을 넣고

스스로 핵분열을 하면서 내는 방사성 붕괴열을 이용한 발전기다

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마션에서는 이걸 히터 대용으로 사용한다

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보이저호에 사용된 플루토늄은 반감기가 87.7년으로. 즉 1년당 약 0.787%씩 전지 효율이 떨어지는 셈인데

현재는 이 전력이 40% 정도로 감소하였다

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이 출력이 떨어질 때가 바로 보이저호의 수명이다
 

 

그리고 혹시나 외계인을 만날지도 모른다는 생각에 보이저호 내부에 '골든 디스크' 를 탑재했다

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이 안에는 116장의 지구 사진과 55개국 언어로 담은 환영 인사, 베토벤의 음악 등이 담긴 LP 디스크 등을 넣었다

여기에는 한국어 인사도 들어갔다
 

 

모든 준비를 끝마친 보이저호는

마침내 1977년 8월 20일 케네디 우주센터에서 보이저 2호가 발사된다.

이어서 9월 5일에는 보이저 1호가 후발 주자로 발사된다.

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1호보다 2호가 먼저 발사된 이유는

1호의 임무는 목성과 토성, 그리고 토성의 고리와 위성들을 관찰하는 것에 초점을 맞췄고

2호는 본래 목표인 스윙바이 항법을 이용하기에 그 시간이 적절한 이유였다
 

 

 

보이저호들은 화성과 목성 사이의 '소행성대' 들을 잘 피하고 성공적으로 나아갔다

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1977년 말에 발사된 보이저 1호는 1979년 3월 5일 만에 지구로 몇 장의 사진을 보냈다

이때 지구로부터 1억 6천km 떨어진 상태였다

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보이저호는 묵묵히 임무를 수행하면서 아름다운 우주 사진들을 우리가 볼 수 있게 해주었다
 

 

보이저호가 보낸 사진들로 우리는

토성 고리가 수백 개의 얇은 '얼음 띠'로 구성되어 있음을 알게 됐고
 

목성의 위성인 '아이오'에서 화산 활동을 최초로 발견하기도 한다

 

유로파에서는 표면 밑에서 꽁꽁 얼어붙어 있는 바다를 찾아내는 데 도움을 주었다

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​그 외에도 아름다운 행성들을 찍어가면서 보이저호는 성공적으로 임무를 잘 수행해 나갔다
 

 

보이저 1호는 마지막으로 명왕성 부근에서 지구 사진을 찍고 작동 정지되었다

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이제는 보이저호가 보고 있는 생생한 성간우주의 모습을 우리가 받아볼 수 있는 방법은 없다
 

 

이제 보이저호는 어느 한곳에 다다를 때까지 영원히 미지의 우주를 여행하며

태양계 너머 성간 우주까지 탐험하는 '인터스텔라 미션(Interstellar Mission)' 을 수행할 것이다

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언젠가... 외계 생명체에게 다다를 수 있지 않을까 하는 우리의 작은 꿈을 갖고서