[아하! 우주] 사상 첫 태양 극지 관측선 ‘솔로’, 태양의 ‘민낯’ 들춘다

유럽우주국(ESA)의 태양 궤도선 ‘솔로’(SolO·Solar Orbiter)가 10일 낮(이하 한국시간) 성공적으로 발사됐다. 1800㎏의 태양 궤도선 솔로는 이날 오후 1시 미국 플로리다주 케이프커내버럴의 케네디 우주센터에서 아틀라스Ⅴ 로켓에 실려 우주로 날아올랐다. 이륙 후 53분 후 솔로는 로켓에서 분리되었으며, 지상 미션 팀은 우주선과 통신을 연결하는 데 성공했다.

솔로는 유럽우주국(ESA)과 미 항공우주국(NASA) 합작 사업으로, 수성 궤도 안쪽인 태양에서 약 4200만㎞ 거리까지 접근하는 경사 궤도를 돌며 인류 최초로 태양 극지를 탐사할 계획이다.

솔로는 올해 12월 금성 두 차례, 지구 한 차례의 중력도움비행(flyby)을 통해 행성들이 도는 태양 적도 부근의 황도면에서 벗어나 최대 24도의 경사 궤도를 갖게 되며, 2022년 처음 근일점을 통과하게 된다. 총 7년으로 계획된 본 탐사를 마친 뒤 3년간의 연장 임무 때는 경사도를 33도까지 높일 예정이다.

태양 극지는 매우 빠른 태양풍의 발원지이자 태양의 흑점 활동과 주기를 이해하는 데 열쇠가 될 것으로 여겨지고 있다. 솔로의 태양 극지 탐사는 태양의 대기와 태양풍, 자기장 등에 대한 이해를 넓혀 고에너지 입자 폭풍으로 지구에 피해를 주는 우주기상에 대한 대처 능력을 제고할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

과학자들은 앞으로 솔로가 보내올 태양 극지 데이터에 큰 기대를 걸고 있는데, 지구 통신망과 전력망 등에 영향을 미치는 태양 활동을 예측하고, 태양에 관한 새로운 단서를 발견하는 데 도움을 줄 것으로 전망되기 때문이다. ESA 과학담당 책임자인 귄터 하징거는 “솔로 미션은 과학에 있어 보물처럼 매우 중요한 것이며, 우리 모두는 미션이 잘되기를 원한다”고 소감을 밝혔다. 원래 솔로 미션이 기획된 것은 20년 전인 1999년으로, ESA 과학자들은 2008년에서 2013년 사이에 솔로 미션 임무를 시작하기로 계획했다. 그러나 기술적인 어려움과 미션 내용 수정 등이 겹쳐져 2020년까지 발사를 지연됐다. 기술적인 어려움 중 하나는 강력한 태양열을 차단하는 열 차단 시스템 문제였다고 ESA의 솔로 프로젝트 매니저 세자르 가르시아가 밝혔다.

수년에 걸쳐 기술개발을 통해 제작팀은 우주선과 초고감도 장비를 태양열로부터 보다 효율적으로 보호할 수 있게 되었다. 우주선은 최대 섭씨 520도까지 견딜 수 있도록 제작된 150㎏의 티타늄 열 방패로 보호된다.　​

하징거는 “솔라 오비터는 피자 오븐만큼 뜨거운 지역으로 들어갈 것”이라고 밝히면서 “관측장비들은 아주 작은 구멍들을 통해 관측하게 되는데, 매우 민감한 장비들을 보호하기 위해 개폐식으로 되어 있다”고 설명한다.

솔로에는 가시광선, 전파, 극자외선, X선에 이르는 광범위한 파장 영역에서 태양을 관측할 수 있는 측정 장비 10기가 탑재돼 있다. 솔로가 태양에 가까이 접근할 때는 지구 저궤도에 비해 우주 복사 세기가 13배 수준이기 때문에 탐사선이 태양과 마주 보는 부분은 섭씨 500도에 달하는 고온을 견뎌야 한다. 반대로 탐사선이 태양과 마주 보지 않는 부분은 영하 180도까지 내려가는 저온 환경에 노출된다.

솔로는 2018년 8월 NASA가 발사한 인류 최초 태양 탐사선 ‘파커 솔라 프로브'(PSP)와 협력 체계를 이뤄 태양 표면과 대기, 고에너지 입자 분포, 자기장 등을 입체적으로 관측할 예정이다.

PSP는 태양 궤도를 24차례 도는 7년 대장정을 통해 태양 표면에서 600만㎞까지 근접 관측을 하고, 하와이 마우나케아산 정상에 있는 주경 4m의 DKIST는 1억 5000만㎞ 떨어진 지구에서 태양의 가장 바깥쪽 대기인 코로나 안의 자기장을 관측해 지도를 만드는 임무를 맡고 있다.

태양 대기 관측에 특화된 PSP는 지난달 29일 태양에 1160만㎞까지 접근해 최근접 기록을 세웠고, 2025년에는 태양 표면에서 690만㎞ 떨어진 지점으로 이동한다. 솔로와 PSP가 각각 원거리와 근거리에서 동시에 태양을 관측할 수 있게 되는 셈이다.

하징거는 BBC 뉴스와의 회견에서 “나는 이를 일종의 오케스트라라고 본다”면서 “모든 악기가 서로 다른 음을 연주하지만, 전체적으로는 태양의 교향곡을 연주하고 있는 것”이라고 비유했다. 솔로의 최초 과학 측정은 5월 초에 이루어질 것으로 예상되며, 우주선의 이미지가 온라인으로 제공되는 2021년 11월 전반적인 관측 작업이 시작될 예정이다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com