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여행, 앞으로는 우주로?!

우주의 신비와 우주기술의 발전


[나로호, 우리나라 최초의 우주발사체!]


<고흥 우주센터>


우리나라 최초의 우주 발사체인 ‘나로호’를 기억하시나요? 한국 항공우주연구원은 2009년 우주 탐사를 위해 전라남도 고흥군 봉래면에 나로 우주센터를 세웠습니다. 러시아의 기술 협력을 받아 과학과 IT기술이 합쳐진 우주기지, 나로 우주센터에서 2013년 1월 30일 오후 4시에 ‘나로호’가 우주로 발사되었답니다! 이곳은 앞으로도 최대 200회의 발사체를 쏘아 올릴 수 있고, 발사대와 그와 관련된 발사 통제동 등이 있으며, 우주에 관심이 많은 어린아이들이 볼 수 있는 우주 과학관도 있어 향후 이용 가치가 무궁무진합니다.


다시 나로호 이야기로 돌아갈까요?  나로호를 쏘아 올리는 일은 결코 쉽지 않았습니다. 한 쪽의 결함을 고치면 다른 쪽에서 다시 결함이 일어나 6번이나 발사가 연기되었고, 2008년 8월 25일과 2010년 6월 10일의 1, 2차 발사는 두 번 다 실패로 돌아갔습니다. 하지만 2013년 1월 30일 오후 4시 3차 시도 끝에 마침내 발사에 성공해, 대한민국은 세계에서 11번째로 '스페이스 클럽'에 가입되었습니다. 


세계 각국이 앞다퉈 매달리는 우주 선진국의 꿈!

이를 위한 각국의 노력들을 돌아보며 우주의 신비와 우주기술의 발전에 대해 알아볼까 합니다.


<우주선>



[우주의 역사와 신비로움]


 <빅뱅이론>


우주의 탄생에 대한 대표적인 이론은 '빅뱅이론'입니다. 빅뱅이론이란 높은 밀도와 온도에서 엄청난 폭발이 일어나 팽창하면서 우주가 생겨났다는 이론이죠. 여기에 따르면 실제 우주는 지금도 무한히 팽창하고 있을 가능성이 있답니다. 


빅뱅이론을 통해 우주에 존재하는 원소의 90%가 수소이며 나머지의 대부분이 헬륨인 것을 설명할 수 있습니다. 여러 복잡한 과정이 있지만 간단히 말하자면 우주는 팽창과 더불어 계속 식어가고 있고, 어느 시점에 이르러 안정된 중성원자인 수소와 헬륨을 형성합니다. 그런데 빛은 이들과 상호작용하지 않아 자유롭게 우주 공간을 떠돌아다닌다고 합니다. 우주배경복사(CMB, cosmic microwave background radiation)로 불리는 이 빛을 통해 빅뱅이론을 증명할 수 있다는 흐름입니다. 

하지만 이 설명만으론 그 외의 무거운 원소들의 존재를 설명하는 데 어려움이 있어 빅뱅이론에 반대하는 사람들도 있습니다.



<폭발>


이전에는 아인슈타인의 우주는 시공간에 상관없이 시작도 끝이 없이 항상 존재하며 변하지 않는다는 정상우주론이 거의 맞다고 생각했다고 합니다. '허블의 법칙'으로 빅뱅이론이 처음 등장했을 땐 측정 오류로 우주나이가 지구 나이보다 어리게 나와 정상우주론자들에게 놀림감이 됐던 적도 있지만, 독일의 천문학자 발터 바데(Walter Baade, 1893-1960)가 오류를 바로잡은 후 빅뱅이론은 유력한 가설로 자리잡았습니다.


<장미성운>



<고양이눈성운, NGC6543>


우주를 관측하는 기술은 나날이 발전했습니다. 가시광선보다 파장이 긴 전파나 적외선, 그리고 파장이 짧은 자외선, X선 등을 이용한 관측 기술의 발전으로 우리는 보다 먼 우주를 탐사할 수 있게 되었습니다. 적외선으로 어두운 성운을 들여다볼 수 있어 별이 태어나는 성운 속이나 은하 중심을 관측하기 용이해졌고, X선으로 백색왜성이나 블랙홀 등 죽어가는 별을 관측하는 것도 가능해졌습니다.


우주에는 많은 물질들이 존재합니다. 우리가 사는 지구도 우주의 물질들로부터 만들어진 행성이고요. 그 중 SF 영화에서도 등장하는 반물질이란 물질이 있는데, 이는 공상 과학이 아닌 현실로 일반물질과 반대되는 성질을 가진 물질을 말합니다. 물질과 반물질이 만나면 폭발이 일어나면서 물질이 없어진다고 추측되기 때문에 우리 우주와 같이 있는 것이 아니라 다른 우주에 존재할 수 있다는 가설도 존재합니다. 우주에는 아직 밝혀진 일들보다 감춰진 일들이 더 무궁무진하기에 우리가 더 흥미를 느끼는지도 모르겠습니다.



[우주선과 우주여행]


<우주비행사>



<위성>


우주와 관련된 기술들은 우연히 만들어진 경우도 있습니다. 대표적인 예가 레이더 기술과 전파 잡음 기술이죠.

세계 2차 대전 중 영국에서 독일 의 공습과 로켓 공격을 방어하기 위한 레이더 기술을 발전시켰는데, 그 기술은 우주 관측에도 쓰이게 됐습니다. 1964년에는 전파 잡음을 연구하던 도중 우연히 하늘 전역에서 들려오는 전파 잡음을 발견했는데 이것이 바로 우주배경복사(CMB)였던 것을 알게 됐죠. 


냉전 당시 미국과 소련 등 각국이 경쟁적으로 우주로 발사체를 쏘기 시작한 것도 우주기술 발전에 큰 영향을 끼쳤습니다. 1957년 10월 4일 인류 최초로 소련이 인공위성 스푸트니크 1호를 발사했고, 1958년 1월 31일 미국도 미국의 최초 인공위성인 익스플로러 1호를 발사했습니다. 그리고 1969년 7월 21일 인류 최초로 닐 암스트롱이 아폴로 11호를 타고 달에 착륙해 21시간 동안 머무르고 3일 뒤 지구로 귀환했습니다. 그 후 1972년까지 몇 차례의 유인 달탐사가 이뤄졌지만, 냉전이 완화된 후론 예산이 축소되어 유인달탐사가 더 이상 진행되지 않고 있어 아쉽습니다. 



<닐 암스트롱>


NASA에서는 SF소설에서나 보던 여러 기술들을 개발 중입니다. 동면캡슐, 소행성 우주선, 자체 수리형 전자장치, 전자 쓰레기 처리 글라이더 등 이름만 들어도 기대가 되는 여러 프로젝트가 진행되고 있죠. 

그 중 눈에 띄는 건 우주기술업체 SpaceWorks와 함께 개발 중인 '동면 캡슐'입니다. 우주인들이 화성, 혹은 화성과 목성 사이의 소행성대로 날아갈 때 적어도 6개월 이상의 시간이 소요됩니다. 그 긴 시간을 우주에서 보내는 건 극심한 피로와 스트레스를 유발하므로, 이를 방지하기 위해 우주인들이 6개월 내내 수면 상태를 유지할 수 있도록 하는 것입니다.  

수면 캡슐 기술 개발이 어렵다면? 레이저 발사 탐사선이 대안이 될 수 있습니다. 직접 우주로 우주선을 타고 갈 일 없이 레이저를 증폭해 발사한 다음, 그 광선을 통해 지상과 지하가 어떻게 구성되어 있는지 분광계를 통해 탐사하는 방법입니다. 이 방법은 성공할 시 많은 비용을 절약할 수 있습니다. 

그밖에도 자석의 반발력을 이용해 지금보다 훨씬 부드럽게 착륙이 가능한 자기 제동기, 우주선 내에서 중력을 인공으로 만들어 중력 결핍 등으로부터 몸을 지킬 수 있는 인공중력 우주선 등 여러 기술들이 꾸준히 개발되고 있습니다.



[행성 탐사의 과정]


우주에서 본 아름다운 지구의 모습은 경이롭기까지 합니다. 그런데 과연 이렇게 넓은 우주에서 인간이, 생명체가 살 수 있는 행성이 지구뿐일까요? 어떤 사람들은 그렇기 때문에 우리 인간이 존엄하고 소중한 존재라고 합니다. 하지만 나날이 팽창해가는 우주에서 우리 지구는 티끌만큼의 크기도 안 되는 작은 행성이고, 그 안에 사는 우리는 더 말할 것도 없는 존재일지도 모릅니다. SF 영화에서처럼 외계인이 어딘가 살 수도 있고, 무슨 일이 벌어질지도 알 수 없습니다. 세계 3차 대전이 일어나거나 핵전쟁이 일어나 인류가 망할 수도 있고 환경오염이나 기후변화 등으로 지구에서 더 이상 살 수 없게 될 수도 있으니까요. 혹은 새로운 자원이 발견된다거나 인구수가 너무 많아져서 지구에서 다 수용할 수 없게 될 수도 있죠. 그래서 우리는 이제 지구에서 우주로 눈을 돌릴 필요가 있습니다. 우주 탐험을 통해 새로운 지구를 발견할 수도 있고, 자원을 발견할 수도 있으니까요.


<화성 탐사로봇>



[우주에 대해 알아보며 느낀 점과 전망]

 

우주는 알아보면 알아볼수록 신비하고 어떤 점에서는 우리가 너무 보잘 것 없게 느껴지게도 합니다. 하지만 더 알아보고 싶은 마음도 계속 커집니다. 두려움조차 이겨내는 호기심에서 비롯된 우리의 도전 정신이 인류를 여기까지 발전시킨 동기가 아닐까 생각합니다. 

스페이스 어드벤처에서는 최초의 민간인 우주여행(데니스 티토)을 성공시켰습니다. 이외에도 전기자동차와 영화 ‘아이언 맨’의 주인공 ‘토니 스타크’의 모델로 알려진 테슬라의 엘론 머스크 등 많은 기업들이 우주여행에 관련되어 많은 노력을 기울이고 있습니다. 스마트폰이나 자동차, 비행기 등 예전엔 공상에 불과했던 많은 문물들처럼, 언젠가는 우리도 SF 영화처럼 우주를 여행하는 날이 오지 않을까요?

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