뉴 호라이즌스
New Horizons. 미국의 NASA New Frontiers Program의 첫 번째 임무로 발사된 명왕성 탐사선.
임무의 목적은 명왕성과 그 주변의 위성들(카론, 닉스, 히드라, 케르베로스, 스틱스), 카이퍼 벨트를 탐사하는 것. 인류 최초로 보이저 1호가 명왕성에 갈 계획이었으나 명왕성에 간다고 해서 굉장한 과학적 성과를 거둘 수 있으리란 보장도 없고, 타이탄(위성) 이라는 다른 너무나 매력적인 대안이 있어 보이저 1호의 탐사 대상에서 빠지게 되었다
당시 인식으로 작은 얼음행성과 질소 대기와 바다를 가지고 있는 위성 중 하나만을 탐사할 수 있다고 하면 거의 대부분 과학자들은 후자를 선택한다.] 명왕성에 근접하는 탐사선이다. 정작 발사된 바로 그 해에 명왕성은 행성 지위를 잃었다는 게 좀 안타깝지만 말이다. 그래도 어떻게 보면 보이저 1,2호도 하지 못한 명왕성 탐사를 성공한 건 맞다.
2006년 1월 19일 플로리다의 케이프커내버럴 공군 기지에서 현존 로켓 중 가장 강력한 발사체인 아틀라스V-551 로켓을 사용하여 발사되었으며, 그 다음 해인 2007년 목성의 중력을 이용한 스윙바이를 통해 22.85km/s로 가속하였다. 2015년 1월 15일부터 2016년 1월까지 약 1년간의 일정이 잡혀있다. 이 때 발사 탈출 속도가 16.26km/s로 인류가 만들어낸 가장 빠른 발사체로 기록되었다.
2015년 7월 14일 오후 8시 50분(한국시각), 명왕성에 최소 12,500km 거리까지 접근하여 플라이바이(flyby)를 하고 떠났다. 즉 명왕성에 접근만 하고 궤도를 돌진 않은 것이다. 물론 착륙도 하지 않았다. 탐사선이 스윙바이로 목성의 힘을 빼앗아 속력을 낸 것이다 보니, 명왕성이 가지는 인력보다 뉴 호라이즌스 탐사선이 가지는 속도의 힘이 더 강한 탓이다. 더불어 명왕성을 공전하기 위해서는 연료 분사를 통해 속력을 (명왕성의 탈출 속도 밑으로) 훨씬 줄여야 하는데, 뉴 호라이즌스는 최대한 빨리가기 위해 무게를 줄이느라 그럴 연료도 엔진도 실려있지 않았다.
2019년 1월 1일 오후 2시 33분(한국시각, 동부 표준시 00:33), 아로코트에 약 3,500km 까지 접근하여 플라이바이 탐사를 진행하고 떠났다. 아로코트 탐사시점에서 태양과 약 66억 km 떨어져있었으며 가장 먼 곳에서 행성 탐사를 진행한 대상이 되었다.
2023년 1월 7일 01:00 정각(UTC, 한국 시각 10:00)기준 지구에서 55.98AU(약 83.7억 km) 정도 떨어진 지점(태양에서 55AU = 빛의 속도로 대략 7시간 37분)에서 13.76km/s의 속도로 궁수자리 방향으로 항해하고 있다. 목적이 목적인지라 가장 빠른 속도로 태양계를 벗어난 우주탐사선은 아니다. 뉴 호라이즌스호의 속도대로라면 절대 태양에서의 거리 측면에서 보이저 1호와 보이저 2호를 넘어설 수 없다. 보이저 1, 2호의 속도가 17 km/s 가량 되기 때문이다. 또한 각각 향하는 방향 자체가 다르다. 하지만 거리 기준으로는 파이어니어 10호와 파이어니어 11호를 언젠가는 따라잡을 수 있을 것이다. 파이어니어 10호의 항해 속도는 11.9km/s, 파이어니어 11호는 11.3km/s 정도 되기 때문에 언젠가는 따라잡는다고 볼 수 있다.
뉴 호라이즌스는 가능한 최대한 빠른 속도로 명왕성에 도달해야 했다. 그 이유는 명왕성의 궤도가 특이했기 때문이다. 명왕성은 1999년까지 해왕성 보다 안쪽에서 태양을 공전했다. 명왕성은 1989년에 태양에 최근접하고 이후 시간이 갈수록 지구에서 멀어지고 있었다. 시간이 흐를수록 지구에서 명왕성에 도달하기 힘들어졌다.
그리고 명왕성이 태양에서 멀어지면서 대기가 사라질 가능성이 있었다. 명왕성의 대기는 질소가 승화되어 만들어졌으리라 과학자들은 추측했는데, 명왕성이 태양에서 멀어지면 기온이 낮아지고 그러면 기압이 낮아져 명왕성의 대기가 사라질 가능성이 있었다. 탐사선이 늦게 명왕성에 도착하면, 명왕성의 대기를 연구할 수 없게 된다.
그리고 명왕성 축의 기울기는 122도라 계절에 따라 영구히 어둠 속에 들어가는 지역이 생긴다. 시간이 흐를수록 이 영원한 밤의 지역이 늘어나고 있었다. 2015년에 탐사선이 도착하면 명왕성 전체 지형의 75%만을 관측할 수 있고, 2030년에 탐사선이 도착하면 명왕성 지형의 50%만을 관측할 수 있게 된다. 명왕성만이 아니라 위성 카론도 관측 가능 영역이 줄어들고 있었다.
문제는 인류가 명왕성을 탐사하기에 가장 적절한 시기인 1989년을 놓쳐버렸다. 때문에 뒤늦게 명왕성 탐사를 진행하기로 한 뉴 호라이즌스 팀은 지금 아니면 앞으로 명왕성 탐사는 영원히 못 한다라는 마음가짐으로 뉴 호라이즌스 개발에 매진했다.
때문에 뉴 호라이즌스는 당대 가장 강력한 로켓인 아틀라스 V에 몸을 실었고, 거기에 보조 로켓으로 비행속도를 더 끌어올려 엄청난 속도로 명왕성을 향해 날아가기 시작했다. 명왕성과 목성의 위치가 가장 이상적으로 정렬되는 2004년 혹은 2006년에 발사 시기를 잡았고, 뉴 호라이즌스는 목성에서 중력도움을 받아 명왕성을 향해 전력질주를 하기 시작했다. 때문에 뉴 호라이즌스는 인류가 만든 인공물 중 가장 빠른 속도를 가진 물체가 되었다.
뉴 호라이즌스의 데이터 전송속도는 보이저의 10분의 1에 불과하다. 그 이유는 예산 문제 때문이다. 탐사선 설계자인 앨런 스턴은 'Chasing New Horizons'에서 회고하기를, 비용 문제 때문에 선택과 집중 차원에서 돈이 많이 나가고 전기도 많이 먹는 안테나와 통신장비를 다운그레이드 시키기로 결정했다. 탐사선의 저장소가 관측 데이터를 안전하게 보관할수만 있다면 데이터를 천천히 늦게 전송해도 괜찮을 것이라 판단했고, 때문에 뉴 호라이즌스의 메모리 용량을 늘리는 대신 통신장비의 성능을 대폭 다운그레이드 시켰다.
명왕성 도달 당시 사용 가능한 200와트의 전력 제한은 물론 탐사선 제작비용 상한선을 맞출 수 있게 되었다. 다만 별 소득이 없으면 그대로 방치될 듯하며, 전력과 연료는 변수가 없을 때 2030년대 중반까지 가동 가능하다고 한다. 현재의 속도로 미루어 짐작했을때, 2029년 경에 태양권을 벗어나고 2038년 12월 경에 태양에서 100AU 떨어진 지점을 통과할 예정이다.
Related articles
