우주 ‘인공 일식’으로 ‘태양 코로나’ 봤다…유럽우주국 세계 첫 성공

<span style="color: #333333;">곽노필의 미래창</span>
유럽우주국 '프로바 3호' 사상 첫 성공
위성 2대가 정밀 편대비행하면서 촬영

유럽우주국 프로바 3호 위성이 지구에서 6만km 떨어진 우주 공간에서 인공일식을 일으켜 촬영한 태양 코로나. 유럽우주국 제공

세계 처음으로 우주에서 일으킨 ‘인공 일식’을 통해 촬영한 태양 코로나 사진이 공개됐다.

유럽우주국(ESA)은 최근 인공위성 ‘프로바 3호’(Proba-3)가 지구에서 6만km 떨어진 우주에서 인공일식을 통해 태양 대기층 최상층부인 코로나를 촬영하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 관측은 3월23일 이뤄졌다.

프로바 3호는 ‘오컬터’와 ‘코로나그래프'라는 이름의 두 위성으로 이뤄져 있다. 두 위성은 일정한 간격을 두고 비행하다가 원반형의 오컬터가 태양을 가려주면 코로나그래프가 아스픽스(ASPIICS)란 광학 장비로 태양을 관측하고 촬영한다. 프로바 3호는 근지점 600km, 원지점 6만km의 고타원 궤도를 돌다가 원지점에 도달했을 때 정밀 편대 비행을 하며 ‘인공 일식’을 만든다.

이번 관측 때엔 원지점에서 두 위성이 150m 간격을 두고 비행하고 있었다. 두 위성은 몇시간 동안 이 간격을 유지하면서 태양과 일직선을 이룬 뒤 오컬터의 1.4m 크기 원반이 태양을 가리자 코로나그래프 위성의 광학장비가 코로나를 촬영했다. 유럽우주국은 “두 위성은 상대적 위치의 오차를 1mm 이하로 유지할 수 있다”고 밝혔다.

일정한 간격을 두고 편대 비행을 하는 프로바 3호 위성을 묘사한 그림. 유럽우주국 제공

우주에서 인공일식을 일으키는 이유 2가지

우주에서 촬영한 인공 일식 사진이 지상에서 자연적으로 일어나는 일식을 촬영한 사진과 크게 다를 건 없다. 하지만 굳이 우주에 위성을 보내서 인공 일식을 만드는 이유는 크게 두 가지다.

첫째는 코로나를 자주 관측할 수 있다는 점이다. 지상에서 코로나를 관측할 수 있는 유일한 기회는 개기일식 때다. 그러나 개기일식은 일반적으로 약 18개월에 한 번씩 일어난다. 그것도 그때마다 관측할 수 있는 장소가 달라진다. 반면 프로바 궤도 주기가 19.6시간인 3호 위성은 궤도를 한 바퀴 돌 때마다 일식을 만들어낼 수 있다.

둘째는 오랜 시간 관측할 수 있다는 점이다. 자연적으로 일어나는 개기일식은 지속 시간이 몇분에 불과하다. 반면 프로바 3호 위성은 최대 6시간 동안 인공 일식을 유지할 수 있다. 벨기에 왕립천문대 수석연구원 안드레이 주코프는 “첫 시도에서 좋은 결과를 얻어 기쁘다”며 “이제 한 번에 관측할 수 있는 시간을 6시간으로 늘리기 위해 노력하고 있다”고 말했다.

유럽우주국의 3개 위성이 촬영한 태양을 조합한 사진. 맨 안쪽은 프로바 2호 위성이 찍은 태양, 가운데는 이번에 프로바 3오 위성이 찍은 태양 코로나, 맨 바깥쪽은 소호 위성이 찍은 태양 코로나다. 유럽우주국 제공

코로나 관측은 태양풍, 즉 태양에서 우주 공간으로 끊임없이 흐르는 물질의 흐름을 밝히는 데 필수적이다. 특히 태양 활동이 활발한 시기에 고에너지를 입자를 폭발적으로 방출해 지구 자기장을 교란시키는 코로나 질량 방출(CME)의 작동 원리를 이해하는 데 필요하다. 이런 현상은 일반인에겐 오로라 황홀경을 구경할 수 있는 기회이지만 통신이나 전력 전송, 항법 시스템 등에 심각한 피해를 입힐 수 있다.

이번 인공일식을 위한 편대 비행은 지상 관제팀의 감독 아래 자율적으로 이뤄졌다. 유럽우주국은 “앞으로는 감독 없이 위성이 완전히 자율적으로 편대비행을 할 수 있도록 할 계획”이라고 밝혔다.

프로바 3호는 유럽우주국 주도 아래 유럽 14개국 29개 이상의 기업이 참여해 제작했으며 2024년 12월 인도 스리하리코타섬 사티시다완우주센터에서 발사됐다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr