시험&논문용 <혜성 요격> 혜성의 개요, 헬리혜성까지의 연구 역사, 탐사선과 요격기

혜성 요격을 이해하기위해 먼저 혜성의 개요를 살펴봅니다. 그리고 대표적인 혜성인  헬리혜성까지의 인류의 연구 역사를  정리해봅니다. 탐사선 지오토와 로제타의 탐사 성과와 앞으로 속도전 임무를 맡을 혜성 요격기에관해 알아봅니다.

 

혜성 요격에서 혜성의 개요

혜성은 태양계의 작은 물체 중 하나입니다. 행성과 소행성과 비교하여, 혜성은 태양 주위를 매우 왜곡된 타원 궤도로 오랜 시간에 걸쳐 돌거나 심지어 주기가 없는 쌍곡선/포물선 궤도로 태양계를 공전합니다. 특히, 그것이 태양에 가까워지면.  핵, 태양 복사에 의해 핵 성분이 녹으면서 핵을 둘러싼 가스 대기층 콤마, 그리고 콤마의 머리와 꼬리의 두개의 부분으로 구성되어 있습니다. 이것은 별똥별과는 완전히 다른 물체입니다. 유성은 지구의 중력에 이끌린 대기에서 마찰열로 지구 주위의 물체를 태움으로써 빛을 방출합니다. 혜성의 궤도에 남겨진 파편들은 지구가 공전하면서 유성들이 수없이 떨어지는 유성우가 되는 경우가 많습니다. 한국어로 꼬리가 있어서 꼬리별이라고도 합니다.  또한 여행자처럼 항상 일정한 장소에 있지 않고 일시적으로 나타나기 때문에 나그네 별이라고도 불립니다. 현대 문명 이전의 혜성은 예고 없이 한 번 나타났다가 사라지는 '여행자 별'에 불과했습니다. 혜성은 달과 행성, 계절의 변화에 따라 하늘에 규칙적으로 나타나지만 매년 일정 기간 내에 다시 볼 수 있는 별이 아니라 잠시 나타났다 사라지는 이상한 존재에 불과합니다. 혜성의 크기는 수 킬로미터에서 수십 킬로미터에 이르며 핵, 콤마, 그리고 두 개의 신비로운 꼬리로 구성되어 있습니다. 혜성의 고향은 오르트 구름으로 생각됩니다. 혜성의 궤도는 매우 다양합니다. 혜성이 태양에 더 가까이 이동하거나 행성에 의해 방해를 받음에 따라 계속 변화합니다. 어떤 경우에는 혜성이 사라지기도 합니다. 목성처럼 거대한 중력을 가진 행성에 붙잡혀 위성이 되거나, 태양에 너무 가까이 다가와 모두 증발하거나, 여러 조각으로 분해되거나, 다른 천체와 아예 충돌하는 경우도 있습니다. 이 충돌의 대표적인 예는 1994년 목성에 충돌한 혜성인 슈메이커-레비 혜성입니다. 그 혜성은 지구 크기의 흔적을 남기며 목성과 충돌했습니다. 위의 구름은 성간 먼지로 구성되어 있으며, 그 주요 성분은 수소와 헬륨입니다. 해왕성 궤도 밖 태양계의 두 번째이자 바깥쪽 먼지 원반인 카이퍼 벨트는 또한 단주기 혜성의 기원으로 알려져 있습니다. 온도가 낮기 때문에 카이퍼 벨트에는 얼음 핵을 가진 수많은 천체가 있습니다. 이처럼 혜성은 추운 곳에서 태어나기 때문에 얼음, 규산염, 유기물과 같은 휘발성 물질이 혜성의 핵을 형성합니다. 그것들은 기본적으로 덩어리이기 때문에 때때로 더러운 눈덩이라고 불립니다. 혜성은 기본적으로 매우 어두운 존재이지만, 그들이 태양에 가까이 왔을 때, 그들은 뜨거운 태양열과 혜성 주위와 대기 중의 가스와 먼지를 받습니다. 이것은 그것을 크고 아름다운 덩어리처럼 보이게 합니다.

 

핼리혜성까지의 연구 역사

인간이 혜성에 관심을 갖는 이유는 단지 혜성이 아름답기 때문만은 아닙니다. 인간은 혜성을 통해 태양계의 역사를 알고 싶어하기 때문입니다. 혜성은 태양 주위를 멀고 길게 공전합니다. 그러므로, 상대적으로 햇빛의 영향을 덜 받기 때문에 태양계의 혹독한 진화에서 살아남은 혜성들은 태양계의 역사를 밝혀줄 타임머신 같은 존재들입니다. 이를 통해 생명의 기원에 대한 해답도 찾을 수 있을 것입니다. 게다가 혜성은 원시적인 물질로 이루어져 있어 충분한 연구 가치가 있고 인류가 가까이 접근할 수 있는 천체 중 하나입니다. 고대 그리스 학자인 아리스토텔레스는 우주를 질서 있는 운영의 법칙에 따라 움직이는 불변의 공간으로 인식했습니다. 하지만 혜성이 우주의 이러한 법칙을 위반하고 가변적이고 임의적인 특성을 가지고 있는 것처럼 보였기 때문에, 아리스토텔레스는 혜성을 우주의 천체라기보다는 대기 현상 중 하나로 여겼습니다. 이 이론은 그 후 상당한 기간 동안 지속되었고, 갈릴레오조차도 혜성이 대기 현상이라고 믿었습니다. 이것은 편견과 고정관념이 얼마나 고치기 어려운가를 보여주는 좋은 예라고 할 수 있습니다. 그후 천문학자 에드먼드 핼리는 현대 이후 천문 관측 자료가 축적되면서 혜성의 모습에 일정한 규칙성이 있다는 점에 주목했습니다. 그는 1456년 6월, 1531년 8월, 1607년 10월, 1682년 9월에 등장한 혜성의 궤도가 75~76년 주기로 거의 같다는 점을 고려하면 이 혜성들이 같은 천체이고 1758~1759년에 돌아올 것이라고 예측했습니다. 비록 핼리 자신은 이것을 보지 못하고 1742년에 죽지만, 그의 후손들은 그가 예언한 대로 돌아온 혜성을 확인합니다. 이것이 밤하늘의 떠돌이 여행자였던 혜성도 규칙적인 천체라는 것을 증명하는 시작이었습니다. 나중에 사람들은 이 혜성을 발견한 학자인 핼리의 이름을 따서 핼리라고 부릅니다. 인류에게 가장 널리 알려져 있고 가장 유명한 혜성인 핼리혜성을 다시 보는 데는 거의 40년이 걸립니다. 핼리혜성은 대략 75년에서 76년마다 지구에 접근하는 혜성이기 때문입니다. 

탐사선과 요격기

무려 6개의 탐사선이 통과한 핼리혜성은 인류가 자세히 파헤친 최초의 혜성입니다. 1986년 지오토 탐사선은 겨우 600km 떨어진 핼리혜성에 접근했고, 다양한 탐사를 통해 핼리혜성의 핵이 예상보다 작고 먼지와 얼음 입자가 밀도가 높지 않은 상태에서 매우 불규칙하게 뭉쳐 있다는 사실을 밝혀냈습니다. 지오토 탐사선의 성공적인 탐사 후, 유럽 우주국의 천문학자들과 공학자들은 혜성에 대해 더 알기 위해서는 혜성에 더 가까이 갈 필요가 있다고 생각했습니다. 이를 위해 발사된 로제타 탐사선의 임무는 마침내 인류 역사상 가장 감동적인 착륙 장면 중 하나인 필라델피아 착륙선의 혜성 착륙을 성공적으로 이끌었습니다. 유럽우주국의 우주비전 임무는 주로 예산 규모에 따라 큰 임무와 작은 임무로 나뉩니다. 여기에 해당되지 않는 한 가지 임무가 있는데 그것이 속도전  임무입니다. 이는 말 그대로 임무의 신속한 수행과 진행을 의미하며, 준비에서 발사까지 10년이 채 걸리지 않습니다. 유럽우주국에서는 2019년 우주비전 첫 고속 임무의 주인공으로 혜성 요격기를 선정해 새로운 형태의 임무가 될 것이라고 기대감를 했습니다. 유럽우주국(ESA)은 초고속 임무의 철학을 지지하기 위한 최초 제안 요청이 있은 지 1년도 채 되지 않아 요격 혜성을 최종 임무 영웅으로 선정했습니다. 과거에는, 처음으로 내부 태양계를 방문하는 혜성에 관해 알기위해서는 적어도 몇 달에서 몇 년이 걸렸지만 속도전 임무를 계획하고, 짓고, 준비하고, 시작하는 데에는 매우  짧은 시간이 걸렸습니다. 이것이 혜성 요격이 시작되는 이유입니다. 흥미롭게도, 혜성 요격기의 목적지는 결정되지 않았습니다. 이것은 그들이 적절한 시간에 새로운 혜성을 만나기 위해 우주에서 기다리고 있을 것이기 때문입니다. 참고로 혜성 요격기는 발사 후 약 5년간 임무를 수행하게 됩니다. 또한, 혜성 요격 임무가 다른 임무와 다를 경우, 위의 임무는 처음으로 내부 태양계를 방문하는 혜성을 목표로 합니다. 그러므로, 위의 임무는 혜성의 진화에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것입니다.