1년여전 지구 떠난 목성 위성 탐사선이 다시 지구 근접한 이유

ESA 탐사선 '주스' 첫 '이중 중력 도움' 비행 도전 

탐사선 '주스'가 달 근접 비행을 할 때 촬영한 달. ESA 제공

지난해 4월 발사돼 목성의 위성을 향하던 유럽우주국(ESA)의 탐사선 '주스'가 달과 지구로 가까이 돌아왔다. 천체의 중력의 영향을 받아 비행 속도를 조절하기 위해서다. 달과 지구 옆을 비행하며 잇따라 중력 도움을 받는 '이중 중력 도움'의 최초의 사례가 될 전망이다.   

ESA는 20일(현지시간) 그리니치 표준시로 오후 9시 57분(한국 시간 21일 6시 57분) SNS를 통해 "현재 ESA 목성 위성 탐사선 주스가 지구에서 6840km까지 접근했다가 다시 우주로 날아갔다"면서 "우주선과의 통신이 재개되는 21일(현지시간) 지구 접근 여부를 확인할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 가장 가까이 접근하는 시간은 미국 동부 표준시로 오후 5시 57분이다. 전날 주스는 달 표면에서 불과 750km 떨어진 곳까지 접근해 비행했다. 

주스는 지난해 4월 ESA가 발사한 목성 위성 탐사선이다. 주스는 안테나를 이용해 목성의 얼음위성 칼리스토와 유로파, 가니메데 등의 얼음 표면은 물론 얼음층 밑을 9㎞까지 들여다볼 계획이다. 이를 통해 위성의 얼음층 밑에 바다가 존재하는지를 확인한다. 2031년 7월 목성 궤도에 도착한다.

주스가 달과 지구를 차례로 근접 비행하는 까닭은 중력 도움 비행을 하기 위해서다. 중력 도움 비행이란 우주선이 천체에 가깝게 접근해 이 천체의 중력을 이용해 궤도를 변경하거나 비행 속도를 조절하는 비행을 말한다. 탐사선의 연료를 사용하지 않고 천체의 중력만으로 우주선의 속도와 경로를 바꿀 수 있어 연료를 절약할 수 있다는 게 장점이다.  

중력 도움을 활용하기 위해 적절한 타이밍에 필요한 위치로 탐사선이 비행할 수 있게 궤도를 디자인하는 것은 쉽지 않다. 시간도 많이 소요된다. 일례로 올해 10월 발사하는 미국항공우주국(NASA) 목성 위성 탐사선인 '유로파클리파'는 2030년 4월에 목성계에 도달한다. 먼저 발사된 주스보다 1년 3개월 더 빨리 도착하는 셈이다. 

목성은 지구에서 8억km 떨어져 있다. 중력 도움 없이 목성까지 도착하려면 대형 발사체를 이용하거나 60t 이상의 연료를 싣고 날아야 한다. 목성 궤도에 진입하기 위해 속도를 늦출 때도 상당량의 추가 연료를 실어야 한다. 주스의 전담 미션 분석 팀은 중력 도움 비행을 잘 수행하기 위해 주스의 궤도를 지난 20년 동안 신중하게 계획했다고 밝혔다.

주스는 이번 지구, 달 근접 비행으로 속도를 늦췄다. 2025년 금성에 근접 비행하기 위해 속도를 조절하는 일종의 '브레이크'를 건 셈이다. 금성 근접 비행으로 속도를 높인 뒤 2026년과 2029년 다시 지구 옆을 지난 다음 2031년 목성 궤도에 도착한다는 계획이다. 

ESA는 19일 주스가 달 표면에 근접해 비행할 때 주스에 탑재된 카메라 2대를 사용해 달을 촬영한 사진을 공유하기도 했다. 
 

[이채린 기자 rini113@donga.com]