보이저 2호, 천왕성 탐사 처음이자 마지막

보이저 2호가 보낸 천왕성 이야기

1986년 보이저 2호의 천왕성과의 역사적인 만남은 우리에게 수수께끼 같은 얼음 행성에 대한 풍부한 정보와 전례 없는 자료를 제공했다. 보이저 2호가 천왕성을 근접 통과하는 등 보이저 2호의 놀라운 이야기를 풀어보겠습니다.

보이저 2호: 천왕성까지의 여행

천왕성은 태양으로부터 28억 8000km 떨어져있다. 태양과 지구 사이의 평균 거리를 의미하는 천문단위(AU)로 환산하면 약 19.2 AU에 해당하는 거리다. 천왕성 바로 안쪽을 도는 토성이 태양으로부터 약 9.5 AU 거리에 있음을 생각하면, 천왕성의 발견으로 당시 인류가 인지하고 있던 태양계의 너비가 두 배 이상 넓어진 셈이다.

그렇기에 지구에서 너무 멀리 떨어져 있다 보니 천왕성을 방문하는 일은 쉽지 않았다. 최초의 인공위성 스푸트니크가 발사된 1957년부터 우주 탐사가 시작됐음에도 불구하고 아직도 천왕성에 가까이 간 탐사선은 보이저 2호 뿐이다. 


보이저 2호는 1977년 8월 20일 플로리다주 케이프커내버럴에서 타이탄 IIE/센타우르 로켓에 실려 발사되었다. 주요 임무는 우리 태양계의 외부 행성들을 연구하는 것이었으며, 목성과 토성을 지나 보이저 2호는 9년여의 항해 끝에 천왕성을 만났다.


보이저 2호가 보내온 사진 속 천왕성은 연한 청록색의 민무늬 공처럼 보였다. 보이저 2호는 지구에서의 관측으로는 분별하지 못했던 두 개의 고리를 추가로 발견했다.


보이저 2호의 관측으로 알게 된 흥미로운 사실 중 하나는 천왕성 자기권의 형태가 아주 특이하고 불규칙하다는 것이다. 행성의 자기장은 주로 행성의 자전과 관련이 있어서 자기장의 회전축은 자전축에 평행한 경향이 있지만, 천왕성의 자기장은 자전축으로부터 약 59도 기울어져 있었다. 이런 이유로 천왕성에서는 오로라가 극 지역이 아니라 중위도 지역에서 발생한다. 이후 허블우주망원경 관측으로 중위도에 발생한 오로라가 확인됐다. 

천왕성은 자전축이 거의 누워 있어 공전궤도면 상에서 구르다시피 하는, 태양계에서 가장 독특한 궤도 운동을 하는 행성이다. 공전축을 기준으로 자전축의 기울기는 98도나 된다. 여기에 더해 자기장의 형태까지 고려하면 과거 천왕성에 다양한 충돌이 여러 차례 있었으리라 짐작해볼 수 있다.


또한, 보이저 2호는 천왕성이 본질적으로 태양 주위를 회전하며 17.24시간마다 한 번씩 회전을 완료한다는 것을 밝혀냄으로써 특이한 특성을 확인했습니다. 보이저 2호의 관측한 가장 두드러진 특징 중 하나는 “대흑점”으로 알려진 천왕성의 큰 흑점이었습니다 목성의 대적점과 비슷한 이 폭풍계는 약 13,000 킬로미터에 걸쳐 있었고 높은 풍속을 보였습니다. 하지만, 허블 우주 망원경을 포함한 다른 망원경을 사용한 후속 관측은 대흑점이 사라졌다는 것을 밝혀냈고, 이는 천왕성의 역동적이고 일시적인 대기 현상을 암시한다


그리고, 보이저 2호의 근접 통과는 천왕성의 고리와 위성 시스템에 대한 상세한 이미지와 측정을 제공했다. 이전에 알려지지 않은 여러 개의 위성을 발견했고, 총 숫자는 27개다. 관측된 주목할 만한 위성들 중에는 다양하고 지질학적으로 다양한 표면을 가진 미란다와 고대의 크레이터 지형을 보여주는 티타니아와 오베론이 있으며, 보이저 2호의 데이터는 대부분 어두운 입자로 구성된 복잡한 고리 구조를 밝혀냈다.

마지막으로 보이저 2호는 놀랍게도 주요 임무를 마친 후에도 아직까지 여행을 계속합니다. 태양계의 경계를 넘어 성간 공간으로 진입하여, 이 업적을 달성한 두 번째 인간이 만든 물체가 되었습니다. 성간 공간의 광대함 속에서도 보이저 2호는 태양계 너머의 환경에 대한 귀중한 통찰력을 제공하면서 데이터를 지구로 계속 전송하고 있습니다.