<우주특집4> 태양계에서 가장 밝은 별, 목성 (Jupiter)
목성
목성은 태양계에서 밝은 별 중 하나인데~ 갈릴레오 갈릴레이는 1610년 1월 목성 주변에서 3개의 빛을 발견했습니다. 이것들은 모두 일직선상에 있으며 목성을 왕복하면서 자리를 바꾸고 있었습니다. 1월 말에는 빛을 하나 더 발견하기도 했어요! 갈릴레오가 발견한 것은 목성의 위성 4개였는데, 지금도 이 위성은 발견자인 갈릴레오를 기려 갈릴레오의 위성(Galilean moons)이라고 부르고 있습니다. 각 위성에 별칭이 없었을 때는 목성 제1위성, 목성 제2위성, 목성 제3위성, 목성 제4위성으로 불렸습니다.~
네덜란드 천문학자 시몬 마리우스도 4개의 위성을 발견했습니다. 그는 그리스 신화를 참고하여 이오(IO), 유로파(Europa), 가니메데(Ganymede), 칼리스토(Calisto)라는 이름을 붙였습니다. 이오는 목성 주변을 도는 데 1.77일, 유로파는 3.55일, 가니메데는 7.16일 걸린다고 합니다!
왼쪽) 보이저 1호 접근 타임랩스, 오른쪽) 목성위성
목성 탐사는 무인 우주선이 상공을 날아(Flyby) 진행되는 관측으로 이루어집니다. 첫 번째 목성 탐사는 파이오니아 10호(1973년 12월)가 최초로 목성과 갈릴레이 위성 이미지를 포착했습니다~ 그리고 목성 대기를 조사하여 자기장의 존재, 방사능층을 발견하여 목성이 유체임을 확인하였습니다! 목성 중력을 이용하면 연료 소모와 이동 시간을 줄일 수 있기 때문에 목성 외 탐사를 위한 우주선은 목성을 지나간다고 합니다.
1977년에는 보이저 프로그램이 시작되었습니다. 보이저 1호(1977년 9월 5일)와 보이저 2호(1977년 8월 20일)는 목성 위성과 고리를 연구하여 목성 위성 이오 화산 활동과 유로파 표면 얼음을 발견했습니다. 율리시스호는 목성 자기권을 탐사(1992년 2월 8일), 카시니 하위언스는 목성에 접근해 목성 대기권을 상세하게 촬영(2000년 11월 30일)했습니다. 목성을 지나간 뉴호라이즌스 탐사선은 목성과 목성위성의 궤도를 더 자세히 측정(2007년 3월 19일)했다.
왼쪽) 목성 남극, 오른쪽) 목성 북극
갈릴레오 (1995~2003)
갈릴레오 탐사선은 최초로 목성 궤도에 진입한 탐사선(1995년 12월 7일)으로 목성에 도착하여 2003년 9월 21일까지 목성 궤도를 돌며 탐사하였습니다. 갈릴레오의 임무는 2년이었지만 단기간에 많은 성과를 얻은 것을 감안하여 목성 궤도를 14번 더 돌며 탐사하도록 계획을 바꿨습니다. 운행한 거리는 46억km, 지구로 보낸 사진은 1만4천장이 넘었다고 합니다! 그 중에는 목성 대기에 존재하는 폭풍을 촬영한 사진도 있고, 목성의 다른 위성 이오에서 화산 불기둥이 표면 500km 이상 치솟는 장면도 있다고 합니다.
목성의 위성은 모두 다른 특징을 가지고 있다는 것도 발견했습니다! 가장 큰 발견은 유로파에서 바다를 확인하고 생물의 존재 가능성을 높인 부분입니다. 칼리스토와 가니메데도 얼음 표면으로 덮여 있는 것을 발견했습니다. 다른 형태의 바다가 있을 수도 있습니다. 위성에는 존재하지 않는다고 본 강력한 자기장도 관찰되었습니다. 목성 5만km 상공에는 강한 방사능층이 있고 시속 550km에 달하는 강한 폭풍과 번개 등의 기후도 관찰되었습니다! 갈릴레오가 우연히 만난 두 소행성 중 하나는 이다였다고 합니다. 관측 결과 길이 60km에 감자 모양의 이다는 우주 관측 최초로 위성을 가진 소행성으로 밝혀졌고 슈메이커-레비 9 혜성 목성 충돌도 관찰했습니다.
준오 위성
준호(2016)
준호는 2011년 8월 5일에 발사됐는데요. 뉴호라이즌스호의 발사에 사용된 아틀라스 V-551 로켓으로 발사되었습니다. 2016년 7월 4일 목성 궤도에 정착하여 7월 12일 첫 사진을 전송했습니다. 준호는 목성 탐사선으로는 유일하게 태양전지를 사용하고 있습니다! 보통 목성 밖으로 가는 탐사선은 태양광을 받기 힘들어 일반적으로 원자력 전지를 사용하는데, 준호 발사 당시에는 원자력 전지 원료인 플루토늄 238 재고가 없었다고 합니다. 태양전지의 효율이 예전에 비해 크게 발전하면서 준호가 이를 사용한 첫 사례가 됐다고 합니다. 태양광이 없는 상황을 가정해 55Ah 리튬이온 배터리 2개를 장착했다고 합니다!
준호의 주요 임무는 목성 외부 사진 촬영보다는 목성 내부 대기 연구, 자기장 연구 등 관측보다는 연구가 우선입니다. 탑재된 카메라로 극지를 처음 촬영하는 등 작은 성과도 올리고 있습니다! 탐사선은 목성의 강한 방사능에 대한 보호가 필요했고 장비도 그에 맞춰 탑재되었습니다.준호는 시속 26만km로 목성에 접근해 역추진 엔진을 분사한 지 35분 만에 시속 2000km로 속도를 줄여 목성을 도는 타원궤도에 진입시킨 것입니다. 목성 주변은 태양계에서 가장 강력한 방사 환경을 가진 곳으로 주노는 이 방사를 피하기 위해 180kg의 티타늄 박스로 보호받고 있습니다. 준호는 목성 극궤도를 선택했는데, 이는 복사 노출을 방지하려고 한 것입니다.
목성 오로라는 지구의 지름보다 크고 태양계에서도 가장 크다고 합니다! 주노는 목성 오로라 관측 임무도 부여받았는데 태양에서 목성까지의 거리는 평균 7억 8천만 km 정도로 지구까지의 거리보다 5배 정도 멀다고 합니다~ 따라서 목성과 부딪히는 태양풍 입자의 수는 지구에 비해 적습니다. 목성의 위성인 이오에서 화산 분출로 분출한 입자가 목성 오로라를 만드는 것으로 추정하고 있습니다.
2022년에는 유럽우주국(ESA) 탐사가 계획되어 있는데, ESA 코스믹 비전 사이언스 프로그램인 주스(JUICE, Jupiter Icy Moon Explorer) 계획은 ESA가 단독으로 추진하는 목성 탐사 계획입니다.
오늘 전해드린 목성 탐사 이야기 흥미로웠나요? 제주항공우주박물관 천문우주관에서도 태양계와 목성에 대한 전시는 물론 우주탐험에 대한 이야기까지 자세히 소개하고 있습니다. 아시아 최대 규모를 자랑하는 항공우주박물관이므로 전문적이고 다양한 전시관을 둘러보며 알찬 시간을 가져보세요!^^
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