뉴허라이즌스의 명왕성 탐사

2015년 7월 14일 한국 시간으로 오후 8시 49분 57초, 무인 탐사선 뉴허라이즌스가 명왕성에 1만 2500㎞ 거리까지 접근했습니다. 뉴허라이즌스는 2006년 1월 19일 명왕성 탐사를 위해 미국에서 발사된 탐사선으로 지구를 떠난 지 약 9년 6개월 만에 56억 7천만 ㎞ 거리의 우주 공간을 비행해 명왕성 근접 거리에 도착했습니다. 이 탐사선은 소형 승용차 정도의 크기로, 지름이 20.1m 인 접시 안테나에 폭 0.76 m의 본체가 연결된 모양입니다. 탐사 비행 중 전력을 아끼기 위해 동면 상태로 들어가 약 9년간 통신 기능을 거의 사용하지 않았으며, 2014년 12월 동면 상태에서 깨어난 뒤 2015년 1월 부터 본격적으로 명왕성을 탐사해 그 결과를 지구로 보냈습니다.

1. 뉴허라이즌스의 비행 속도는 어느 정도일까요?

지구에서 명왕성까지의 거리는 약 48억 km로 빛의 속도로 가더라고 4시간 30분이 걸린다고 합니다. 즉, 지구와 뉴허라이즌스가 교신하는데 9시간 정도가 걸립니다. 이 거리를 뉴허라이즌스는 얼마나 빠르게 이동했을까요? 뉴허라이즌스가 비행한 기간인 9년 6개월과 지구에서부터 명왕성까지의 거리를 이용해 대략적으로 추측할 수 있습니다.

1년은 365일이며 하루는 24시간입니다.

따라서 1년은 365×24=8760(시간)입니다.

9년 6개월은 9.5년이므로 8760×9.5=83220(시간)입니다.

1시간은 60분이고, 1분은 60초이므로

9년 6개월은 83220×60=4993200 (분), 4993200×60=299592000(초)입니다.

지구에서 명왕성까지의 거리는 약 48억 km=4800000000km이고

물체의 빠르기는 거리를 시간으로 나누어 구할 수 있으므로

4800000000÷299592000=초속 16.02 km입니다.

계산 결과는 뉴허라이즌스는 1초에 약 16km를 이동할 수 있다고 나옵니다. 실제로 뉴허라이즌스가 발사될 때 탈출 속도는 초속 16.26km였으며, 명왕성의 근접 거리에 도착했을 때 비행 속도는 초속 약 14km였다고 합니다.

2. 명왕성에 대해 알아볼까요?

현재 명왕성의 공식 명칭은 '134340 플루토'입니다. 1930년 미국 천문학자 클라이드 톰보가 발견한 천체로 처음에는 태양계의 아홉 번째 행성으로 분류되었으나, 2006년 8월 국제천문연맹(IAU)이 행성에 대한 기준을 바꾸면서 행성의 지위를 잃고 왜소행성으로 분류됐습니다. 이후 명왕성은 소행성 목록에 포함돼 134310이라는 번호를 받아 공식 명칭이 바뀌게 됐습니다. 

뉴허라이즌스가 보내온 자료를 통해 명왕성의 크기가 파악됐습니다. 명왕성의 지름은 2370 km로 지구 지름의 18.5%의 크기이며, 명왕성의 위성인 카론의 지름은 1208 km로 지구 지름의 9.5%입니다. 이전까지는 명왕성을 이루는 대기 성분으로 인해 크기를 정확하게 추정하기 어려웠지만, 고성능 카메라로 촬영된 사진을 통해 이전에 나온 추정치보다 더 크다는 사실을 확인할 수 있었습니다. 이를 통해 명왕성의 밀도가 과거의 예측치보다 낮고, 내부에 얼음 부분이 더 많다는 것을 알게 됐습니다. 또한, 명왕성의 북극은 메탄과 질소, 얼음으로 이뤄져 있었고, 질소는 예상보다 많은 것으로 확인됐습니다. 메탄은 탄소와 수소가 결합된 기체로 생명체의 필수 성분입니다.

3. 명왕성, 2006년 태양계 행성에서 퇴출되다?

2006년 뉴허라이즌스가 인류 최초로 가장 가깝게 명왕성에 접근한 해이기도 하면서 명왕성이 태양계 행성의 지위를 잃은 해이기도 합니다. 국제천문연맹(IAU)은 제26차 총회에서 행성 분류법을 바꾸고 명왕성을 왜소행성으로 분류했습니다. 왜소행성이란 행성 같아 보이지만 행성보다 작은 천체를 뜻하는 것으로, 명왕성이 행성에서 퇴출되면서부터 비슷한 소행성들을 왜소행성으로 분류하기 시작했습니다. 천체가 왜소행성으로 분류되기 위해 서는 다음과 같은 조건을 모두 만족해야 합니다.

<왜소행성의 조건>
1. 위성이 아니다.
2. 태양을 중심으로 공전하고 있어야 한다.
3. 자체 중력에 의해 거의 구형을 유지하기에 충분한 질량을 가지고 있어야 한다.
4. 그러나 공전 궤도를 독점할 정도로 질량이 크지는 못하다.

지금까지 왜소행성으로 확인된 천체는 세레스, 명왕성, 하우메아, 마케마케, 에리스로 5개입니다.