가장 밝은 별, 목성 (Jupiter) ) ‘우주특집 4’ 태양계에서

 

<우주특집 4> 태양계에서 가장 밝음 루이별, 목성(Jupiter)

목성

목성은 태양계에서 밝은 별 중 하나입니다.갈릴레오 갈릴레이는 1610년 1월 목성 주변에서 빛 3개를 발견했다고 합니다. 그들은 모두 일직선상에 있었고 목성을 오가며 자리를 바꾸고 있었어요. 1월말에는 빛을 하나 더 발견하기도 했어요! 갈릴레이가 발견한 것은 목성의 4개였는데, 지금도 이 위성은 발견자인 갈릴레오를 기려서 ‘갈릴레오의 위성(Galilean moons)’이라고 부릅니다. 각 위성에 별칭이 없었을 때는 목성 제1위성, 목성 제2위성, 목성 제3위성, 목성 제4위성으로 불렸습니다.~

네덜란드 천문학자 시몬 마리우스도 위성 4개를 발견했습니다. “그는 그리스 신화를 참고하여 이오(IO), 유로파(Europa), 가니메데(Ganymede), 칼리스토(Calisto)로 명명되었습니다” 이오는 목성 주위를 도는 데 1.77일, 유로파는 3.55일, 가니메데는 7.16일 걸린다고 합니다!

왼쪽) 보이저 1호의 접근 타이 람프스(오른쪽) 목성위성

목성 탐사는 무인 우주선이 상공을 날고(Flyby) 진행되는 관측으로 이루어집니다. 최초의 목성 탐사는 개척자 10호(1973년 12월)가 최초로 목성과 갈릴레오 위성의 이미지를 포착했습니다. 그리고 목성의 대기를 조사해서 자기장의 존재, 방사능층을 발견해서 목성이 유체임을 확인했던 것입니다! 목성 중력으로 연료 소모와 이동 시간을 줄일 수 있기 때문에 목성 이외의 탐사를 위한 우주선은 목성을 지나갈 수 있다고 합니다.
1977년에는 보이저 프로그램이 시작되었는데, 보이저 1호(1977년 9월 5일)와 보이저 2호(1977년 8월 20일)는 목성위성과 고리를 연구하다가 목성위성 이오 화산활동과 유로파 표면의 얼음을 발견했습니다. 율리시스호는 목성의 자기권을 탐사(1992년 2월 8일), 카시니 하위언스는 목성에 접근하여 목성의 대기권을 자세히 촬영(2000년 11월 30일)하였습니다. 목성을 지나간 뉴허라이즌 탐사선은 목성과 목성위성의 궤도를 보다 자세하게 측정(2007년 3월 19일)하고 있습니다.

왼쪽) 목성 남극 오른쪽) 목성 북극

갈릴레오(1995~2003)
갈릴레오 탐사선은 최초로 목성 궤도에 진입한 탐사선(1995년 12월 7일)으로서 목성에 도착하여 2003년 9월 21일까지 목성 궤도를 돌면서 탐사한 것입니다. 갈릴레오의 임무는 2년이었지만 단기간에 많은 성과를 얻었기 때문에 목성궤도를 14회 더 돌면서 탐사하도록 계획을 바꿨습니다. 운행한 거리는 46억km, 지구로 보낸 사진은 1만 4천장이 넘었다고 합니다! 그 중에는 목성의 대기에 존재하는 폭풍을 촬영한 사진도 있고, 목성의 다른 위성 이오로 화산 불기둥이 표면 500km 이상 치솟는 장면도 있습니다.
목성의 위성들은 모두 다른 특징을 가지고 있음을 발견했습니다! 가장 큰 발견은, 유럽에서 바다를 확인해, 생물체의 존재 가능성을 높인 부분입니다. 칼리스토와 가니메데도 얼음표면으로 덮여있음을 발견했습니다~ 다른 모양의 바다가 있을 수도 있어요. 위성에는 존재하지 않는다고 본 강력한 자기장도 관찰되었습니다. 목성 5만km 상공에는 강한 방사능층이 있고, 시속 550km의 강한 폭풍과 번개 등의 기후가 관찰되었습니다! 갈릴레오가 우연히 마주친 2개의 소행성 중 하나는 이이다였다고 합니다. 관측 결과 60km 길이에 감자 모양의 이다는 우주관측 최초로 위성을 갖고 있는 소행성으로 밝혀졌고 슈메이커 레비 9 혜성의 목성 충돌도 관찰했습니다.

주노 위성

준오(2016)
준호는 2011년 8월 5일에 발사되었습니다. 뉴호라이즌호 발사에 사용된 아틀라스 V-551 로켓으로 발사되었습니다. 2016년 7월 4일 목성궤도에 안착하여 7월 12일 첫 번째 사진이 전송되었습니다. 준호는 목성 탐사선으로는 유일하게 태양전지를 사용하고 있습니다! 보통 목성 밖을 탐사하는 배는 태양광을 받기 어렵기 때문에 일반적으로 원자력 전지를 사용하지만 주노 발사 당시에는 원자력 전지의 원료인 플루토늄 238의 재고가 없었다고 합니다. 태양전지의 효율이 예전에 비해 크게 발전해서 준호가 이를 사용한 최초의 사례가 됐다고 합니다. 태양광이 없는 상황을 상정하여 55Ah리튬이온배터리 2개를 장착했다고 합니다!
주노의 주 임무는 목성 외부의 사진 촬영보다는 목성 내부의 대기 연구, 자기장 연구 등의 관측보다는 연구가 우선입니다.”탑재된 카메라로 극지방을 첫 촬영하는 등 그 성과도 적습니다! 탐사선은 목성의 강한 방사능에 대한 보호가 필요하고 장비도 그에 맞춰 탑재되었습니다.준호는 시속 26만km로 목성에 접근하고 있었는데 역추진 엔진을 분사해 35분 만에 시속 2000km로 단축시켰고 목성을 도는 타원궤도에 진입시킨 것입니다. 목성 주변은 태양계에서 가장 강력한 방사환경을 가진 곳으로 주노 군은 이 복사를 피하기 위해 180kg의 티타늄 박스로 보호받고 있습니다. 준호는 목성의 극궤도를 선택했는데 이는 복사 노출을 막기 위해서입니다.
목성 오로라는 지구의 지름보다 크고 태양계에서도 가장 큰 거래요! 주노에게는 목성 오로라 관측 임무도 부여받았는데, 태양에서 목성까지의 거리는 평균 7억 8천만 km 정도로 지구까지의 거리보다 5배 정도 멀다고 합니다.목성과 부딪치는 태양풍 입자의 수는 지구에 비해 적습니다. 목성의 위성 이오에서 화산 분출하여 내뿜은 입자들이 목성 오로라를 만들고 있는 것으로 추정되고 있습니다.
2022년에는 유럽우주국(ESA)의 탐사가 계획되어 있는데, ESA 코스믹 비전 사이언스 프로그램인 주스(JUICE, Jupiter Icy Moon Explorer)계획은 ESA 단독으로 추진하는 목성 탐사계획입니다.
오늘 알려드린 목성 탐사 이야기 보셨나요? 제주항공우주박물관 천문우주관에서도 태양계와 목성에 대한 전시는 물론 우주탐험에 대한 이야기까지 자세히 전시되어 있습니다. 아시아 최대규모를 자랑하는 항공우주박물관인 만큼 전문적이고 다채로운 전시관을 둘러보며 알찬 시간을 보내시기 바랍니다.^^
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