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우주선이 왜 원자시계를? 독특한 기능 탑재한 탐사선들

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출처Pixabay

우주 탐사선들은 제각각 다른 목적을 가지고 있다. 생명체의 존재를 찾거나 샘플을 지구로 가져오기 위해, 우주여행 상용화를 위한 사전 답사 등. 목적은 다양하다. 

목적에 따라 탑재한 장비나 기능도 다르다. 지구에서는 흔히 볼 수 없는 첨단 장비를 장착하는 하기도 한다. 어떤 독특한 기능들이 우주선에 장착될까?

Perseverance(인내) - 소형 드론

출처NASA

미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)는 올 7월 초 화성의 샘플 반환용 탐사선 'Perseverance'를 발사할 예정이다. 

Perseverance는 바퀴가 6개 달린 탐사선이다. 화석 암석 샘플을 수집하고 분석하는 게 주목표다. 이 탐사선엔 특별한 물건이 탑재됐다. 바로 소형 드론이다. 

출처NASA

드론은 지상을 탐사하는 로버가 가지 못하는 곳을 탐사하기 위해 만들어졌다. 무게는 1.8kg. 지구보다 낮은 화성의 대기 밀도에서 비행할 수 있게 프로펠러는 약 3000rpm으로 회전한다. 일반 헬기보다 10배 빠른 속도다. 90초에 수백 미터를 비행할 수 있을 것으로 보인다. 

화성의 기온은 최저 130도 이하의 혹독하게 추운 날씨다. 이를 견디게 하기 위해 자체 가열 시스템도 탑재했다. 배터리 충전도 태양광으로 충전한다. 비행은 지구에서 보내는 신호에 따라 조정된다.

한국형 시험용 달 궤도선(KPLO) - 편광 카메라, 섀도캠

출처Kari

한국항공우주연구원은 2022년을 목표로 달 주위 궤도를 탐사할 ‘한국형 시험 달 궤도선(KPLO·Korea Pathfinder Lunar Orbiter)’을 연구 중이다. 다른 나라보다 우주 탐사에 늦게 발을 디디는 만큼, 탑재하는 장비도 다양하다. 

출처Kari

KPLO는 1년간 달 주위를 돌면서 미래(2030년 예정) 달 착륙선의 착륙 지점을 탐색한다. 이 때 ‘광시야 편광 카메라’를 활용할 예정이다. 이 카메라는 달 표면에서 빛이 어떻게 반사되는지 측정하는 장비다. 

편광을 측정할 경우 달 표면 입자 크기, 구조, 특성을 파악할 수 있어 보다 깊은 달 연구는 물론 착륙 후보지 결정에 큰 도움이 될 수 있다. 달 편광 측정은 전 세계에서 우리나라가 처음으로 시도된다. 

출처NASA

NASA의 섀도캠(ShadowCam)도 장착된다. 이름처럼 달의 어두운 그늘 지역을 탐사할 고성능 카메라다. 이전에 개발된 달 탐사용 광학 카메라보다 감도가 800배 뛰어나다. 그동안 우리 눈에 보이지 않았던 극지역에 물과 얼음이 있는지를 확인할 수 있게 될 것이라 기대되고 있다. 

궤도 시험위성 - 심우주 원자시계(Deep Space Atomic Clock)

출처NASA

NASA JPL은 심우주 시계를 위성에 실어 보냈다. 심우주 시계는 우주의 GPS 역할을 해 추후 우주 탐사에 큰 기여를 할 것이라고 과학자들은 예상하고 있다. 

지금은 우주선의 위치를 알기 위해서는 조금 복잡한 과정을 거쳐야 한다. 지구에 있는 대형 안테나로 심우주에 있는 우주선에 신호를 보내고, 우주선이 이를 받아 지구로 신호를 보낸다. 이때 지구의 원자시계가 신호가 양방향으로 오고 가는데 걸린 시간을 측정해 위치를 확인한다. 

출처Phys.org

여러 단계를 거쳐 복잡할뿐더러 우주선이 심우주로 향할 경우에는 신호를 주고받는 시간이 더 길어졌다. 하지만 이 심우주 원자시계를 우주선에 부착할 경우에 지구에 보내는 신호만으로 위치를 확인할 수 있다. 

오차 범위는 900만 년에 1초 정도. GPS에 사용되는 원자시계보다 50배까지 더 안정적이다. 지금은 시험 위성에서 테스트 중이지만 추후 모든 탐사선에 장착될 것이라고 NASA는 설명했다.

테크플러스 에디터 전다운

tech-plus@naver.com

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