🪐천왕성 오비터 프로브 탐사 계획, 2032년 발사 창 놓치면 20년이 통째로 날아가는 이유

📑 목차

• 🔭 천체관측 모임에서 아무도 안 반가워하던 그 행성
• 🪐 왜 하필 지금, 천왕성인가
• ⏳ '2032년을 놓치면 20년'이라는 말의 진짜 계산
• ☢️ 잘 안 알려진 진짜 변수, 플루토늄
• 🌌 그래서 나는 이 미션을 계속 지켜보려 한다

🔭 천체관측 모임에서 아무도 안 반가워하던 그 행성

몇 년 전 동네 천체관측 모임에 나간 적이 있다. 다들 목성 줄무늬랑 토성 고리 얘기로 신났는데, 누가 지나가듯 "천왕성 봤어요?" 하니까 순간 정적이 흘렀다. 위치 찾기도 까다롭고 망원경으로 봐도 그냥 흐릿한 청록색 점 하나라 다들 시큰둥했던 기억이 난다. 나도 그때는 천왕성을 "보이저가 옛날에 한 번 지나간 심심한 행성" 정도로만 알고 있었다. 그런데 최근 NASA의 차기 플래그십 미션 소식을 찾아보다가, 이 무심했던 행성이 사실 우주탐사 커뮤니티 안에서는 꽤 절박한 화두라는 걸 알게 됐다.

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🪐 왜 하필 지금, 천왕성인가

2022년 미국 국립과학원이 발표한 2023~2032년 행성과학 10개년 전망 보고서에서 차기 최우선 플래그십 미션으로 꼽힌 게 바로 천왕성 오비터 프로브 탐사 계획, 줄여서 UOP다. 태양계 행성 중 근접 탐사를 받은 건 딱 한 번, 1986년 보이저 2호가 스쳐 지나가듯 훑고 간 게 전부다. 그 뒤로 거의 40년 가까이 궤도선은커녕 근접 관측 자체가 없었다. 화성이나 목성계에 탐사선이 몇 대씩 오가는 동안 천왕성은 그냥 방치돼 있었던 셈이다. 게다가 2023년 제임스웹 우주망원경이 찍은 천왕성 고리와 위성 사진이 공개되면서, "저 안에 우리가 모르는 게 훨씬 많겠다"는 인식이 학계에서 확 커졌다.

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⏳ '2032년을 놓치면 20년'이라는 말의 진짜 계산

여기서부터가 이 미션 기사에서 제일 대충 넘어가기 쉬운 부분인데, 직접 숫자를 짚어봤다. UOP 설계안은 목성의 중력도움을 받아 천왕성까지 가는 항로를 전제로 짜여 있다. 목성 도움 없이 곧장 가면 편도 15년 넘게 걸리지만, 목성을 스치듯 지나가며 가속을 받으면 13년 안팎으로 줄어든다. 문제는 이 항로가 성립하려면 지구-목성-천왕성이 특정 각도로 늘어서 있어야 하는데, 목성 공전주기가 약 12년이라 이 정렬은 그 주기로만 반복된다. 즉 2031~2032년 발사 창을 놓치면 다음 정렬까지 또 12년 넘게 기다려야 하고, 거기에 항해 기간까지 얹으면 천왕성 도착 시점 자체가 원래 계획보다 15~20년 가까이 밀린다. 제목의 '20년'은 과장이 아니라 도착 시점 기준의 계산이었던 거다.

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☢️ 잘 안 알려진 진짜 변수, 플루토늄

여기에 하나 더 걸리는 게 있다. 천왕성처럼 태양에서 먼 곳까지 가는 탐사선은 태양전지가 아니라 방사성동위원소 열전기 발전기(RTG), 쉽게 말해 플루토늄-238을 연료로 쓰는 전력원이 필요하다. 그런데 이 플루토늄-238은 미국이 2010년대 중반에야 오크리지 국립연구소에서 생산을 재개했고, 지금도 연간 생산량이 넉넉하지 않다. 2028년 발사 예정인 타이탄 탐사선 드래곤플라이도 같은 연료를 쓰기 때문에, UOP가 발사 창을 놓치고 뒤로 밀리면 다른 미션들과 한정된 플루토늄 물량을 두고 순서 경쟁을 해야 하는 상황이 생긴다. 발사 지연이 단순히 "기다렸다 다시 쏘면 되는" 문제가 아니라 연료 확보 우선순위 싸움으로 번질 수 있다는 게, 생각보다 훨씬 현실적인 압박이다.

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🌌 그래서 나는 이 미션을 계속 지켜보려 한다

천왕성은 자전축이 98도나 기울어져 옆으로 굴러가듯 공전하고, 자기장 축도 자전축에서 59도나 어긋나 있어서 하루에도 자기장 구조가 요동친다. 위성 미란다의 표면은 지질학자들도 형성 과정을 다 설명하지 못할 만큼 뒤죽박죽이다. 이런 걸 궤도선을 보내 몇 년씩 붙어서 관측하면 뭐가 나올지, 솔직히 상상이 잘 안 될 정도다. 예산은 약 42억 달러로 추정되는데, 이게 크게 느껴질 수도 있지만 40년 동안 방치된 행성 하나를 제대로 들여다보는 값치고는 나쁘지 않다고 생각한다. 발사 창, 플루토늄 물량, 예산 승인까지 세 박자가 맞아야 하는 미션이라 앞으로 몇 년이 진짜 고비다. 다음에 누가 또 천왕성 얘기 꺼내면, 이제는 나도 할 말이 좀 생겼다.