나사, 2030년까지 금성 탐사 2건 실시한다

미항공우주국 나사(NASA)가 2030년까지 금성 탐사 2건을 실시한다고 발표했다. 이들 2가지 임무는 우주 탐사를 더 빨리, 더 좋게, 더 싸게 하는 걸 목표로 한 나사 디스커버리 계획 일환으로 수행하며 생명체 거주 가능 영역에 있으면서도 왜 지구와 달리 열악한 환경이 됐는지 조사하게 된다.

디스커버리 계획은 탐사선을 비교적 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 소형으로 만들어 임무 수행을 여러 차례 하고 지속적으로 실시하는 게 특징이다. 첫 발사는 1996년 마스 패스파인더(Mars Pathfinder)를 시작으로 지금까지 12개 미션을 실시해오고 있다.

이번에 발표한 2개 미션은 다빈치+(DAVINCI +. Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging)와 베리타스(VERITAS. Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy). 이들은 모두 2020년 2월 디스커버리 2019 최종 심사에 남은 4개 미션 콘셉트에서 선정된 것이다.

다빈치+ 쪽은 금성 대기 관측에 공을 들여 조성을 조사하고 이 행성에 한때 바다가 있었는지 또 왜 지구보다 작렬하는 지옥 같은 환경이 되어버렸는지 분석한다. 또 테세라(tesserae)라는 금성 특유 지질학적 특징을 나타내는 일대 고해상도 사진을 통해 금성에는 없는 것으로 알려진 플레이트에 대해 탐구한다.

베리타스 미션은 레이더를 이용해 금성 표면 전면을 3D 맵핑한다. 지질학적 역사를 조사하고 비슷한 별이면서 금성이 지구와는 다른 발달을 한 이유가 뭔지 살펴본다. 또 지상에서 적외선을 통해 희귀 암석 존재와 활화산에서 수증기 분출이 없는지 여부도 확인한다.

나사는 프로젝트에 5억 달러 예산을 들여 2028∼2030년 사이 발사를 기대하고 있다. 전문가들은 이들 미션 결과를 종합해 금성 남극에서 본 구름과 화산 활동, 행성 내부에 이르기까지 지구를 재발견하는 것과 같은 느낌을 갖게 될 것으로 기대하고 있다.

또 이들 2가지 임무는 나사가 2가지 기술적 논증을 추가한다. 다빈치+는 금성 대기 중 존재하는 미지의 자외선 흡수 특성을 밝히기 위한 관측 기기인 CUVIS(Compact Ultraviolet to Visible Imaging Spectrometer), 베리타스는 우주선 자율 조종을 가능하게 전파 관측 정밀도를 향상시키기 위해 쓰이는 원자시계(Deep Space Atomic Clock-2)를 탑재한다.

지금은 달과 화성 유인 탐사 등에 눈길이 더 가겠지만 2030년 경에는 금성에 대해 더 자세하게 알게 될지도 모른다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

금성은 태양계에서 가장 지구에 가까운 공전 궤도를 갖고 크기와 평균 밀도도 지구에 가깝기 때문에 지구의 쌍둥이라고도 불린다. 한편 이런 금성에 대한 정확한 자전주기가 UCLA 연구팀의 15년에 걸친 측정에 의해 밝혀졌다고 한다.

금성 자전주기를 요구하는 연구는 지금까지 몇 차례 이뤄졌다. 하지만 이런 연구를 통해 도출한 값은 서로 다르며 거친 자전주기는 도출됐지만 정확한 값은 밝혀져 있지 않았다. 연구팀은 금성은 지구의 자매 행성이지만 자전주기 등 기본 특성은 밝혀져 있지 않다며 만일 지금까지 알려진 금성 자전주기를 바탕으로 금성에 착륙을 시도했다면 착륙 지점이 최대 30km 어긋나 버릴 가능성이 있다며 금성의 정확한 자전주기를 요구하는 의의를 강조하고 있다.

연구팀이 금성 자전주기 측정에 사용한 방법은 이렇다. 먼저 캘리포니아 모하비 사막에 위치한 골드스톤 심우주 통신 시설에서 금성을 향해 전파를 조사한다. 조사한 전파는 몇 분간에 걸쳐 금성에 도달해 금성은 마치 거울공처럼 전파를 반사한다. 금성에서 반사되어 온 전파는 통신 시설과 웨스트버지니아주 그린뱅크 천문대에서 수신된다. 이 때 생기는 두 지점에서의 전파 수신 시간 차이를 바탕으로 금성 자전 속도와 금성 지축 기울기를 산출한다.

연구팀은 이 측정을 2006∼2020년까지 15년간 21회를 실시해 금성 평균 자전주기가 지구 243.0226일에 해당하는 시간이라는 걸 밝혀냈다. 또 금성 자전속도는 끊임없이 변화하고 있었다는 것으로 때론 자전주기가 20분 변화하는 걸 알 수 있었다.

연구팀은 금성 자전주기가 크게 변동하는 건 금성 대기는 지구보다 훨씬 더 무겁기 때문이라고 추측하고 지금까지 진행된 연구에서 구해진 금성 자전주기에 차이가 발생했다는 금성 자전주기가 항상 변화하고 있는 게 원인이라고 생각된다고 지적하고 있다.

물론 이번 연구에선 금성에 대한 정확한 자전주기가 밝혀졌지만 금성에 대해선 알 수 없는 부분이 많이 남아 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.