지금껏 인류가 본 가장 선명한 ‘달 뒷면’…티타늄·철 무늬까지 또렷

곽노필의 미래창
아르테미스 2호와 천체 사진가 합작 완성
눈으론 감지 못하는 달 광물 분포가 선명

천체 사진작가 앤드루 매카시가 아르테미스 2호 우주비행사가 찍은 사진을 모아 완성한 달 뒷면. 가운데 아래쪽에 보이는 오리엔탈레분지가 앞면과 뒷면의 경계 지점이다. 분지 왼쪽이 뒷면, 오른쪽이 앞면이다. Andrew McCarthy/cosmicbackground.io

지난 4월 달 왕복비행을 마친 미국항공우주국(나사) 아르테미스 2호의 우주비행사와 천체 사진 전문가가 협력해 역대 가장 상세한 달 뒷면 사진이 완성됐다.

그동안 지상 망원경으로 촬영한 사진들을 합성해 달 앞면을 포함한 천체들의 고해상도 사진을 선보였던 천체 사진작가 앤드루 매카시가 아르테미스 2호 우주비행사가 우주선에서 카메라로 촬영한 달 뒷면 사진을 합성해 완성한 사진이다.

공개된 사진은 채도를 높여 사람의 눈으로는 감지할 수 없는 달 표면의 파란색, 빨간색, 녹색, 갈색 색조를 선명하게 드러내고 있다.

아르테미스 2호 우주비행사가 촬영한 사진(사진번호 ART002-E-9680). 미국항공우주국 제공

이 사진은 우주비행에 앞서 미리 치밀하게 세운 촬영 계획이 있었기에 가능했다.

매카시가 아르테미스 2호 첫 발사 예정일을 몇주 앞두고 우주비행사들을 통해 최고의 달 뒷면 사진을 만들어보자는 아이디어를 떠올린 것이 발단이 됐다.

그는 일생일대의 기회를 놓칠 수 없다는 생각에 사령관을 맡은 나사 우주비행사 리드 와이즈먼에게 메시지를 보냈고, 와이즈먼으로부터 곧바로 ‘좋다’는 답장을 받았다. 와이즈먼은 매카시의 조언에 따라 우주선이 통과하는 지점마다 노출 정도와 시간을 달리해가며 연사촬영을 하는 방법을 배웠다. 카메라 노출시간을 조절하면 우리 눈이 놓치는 숨어 있는 색상도 포착할 수 있기 때문이다.

천체사진작가 앤드루 매카시가 아르테미스 2호 우주비행사가 찍은 사진을 합성해 완성한 또 다른 달 사진의 일부. Andrew McCarthy/ cosmicbackground.io

푸른색은 티타늄, 붉은색은 녹슨 철 성분

사진의 색상은 가짜가 아니고 실제 색상에 바탕을 둔 것이다. 매카시는 다만 우리 눈이 식별하지 못하는 미세한 채도 변화를 디지털 데이터로 보정해 '강조'한 것이라고 말했다. 매카시는 또 여러 사진을 겹쳐 쌓는 방식으로 디지털 센서에서 발생하는 잔상들을 제거했다.

이렇게 해서 완성된 사진은 달 궤도를 도는 인공위성이 찍은 저해상도 사진과는 비교할 수 없을 정도로 선명하게 달 표면의 미세한 지질학적 차이까지 드러냈다.

사진의 다양한 색상은 카메라 센서의 분광 기술에 기반한 것으로, 달 표면에 다양한 광물이 분포해 있음을 의미한다. 예컨대 티타늄이 풍부한 현무암은 푸른색으로, 철이 풍부하거나 태양풍 등에 의해 풍화된 지역은 갈색이나 붉은색 계열로 나타나 있다.

아르테미스 2호 우주선의 창문을 통해 본 달 뒷면과 지구(사진 번호 ART002-E-14275). 미국항공우주국 제공

달에 대기가 없어 지상 촬영보다 더 선명

맥카시는 달에 대기가 없는 것이 이번 사진 작업에 큰 도움이 됐다고 강조했다.

그에 따르면 지상에서 달 사진을 촬영할 땐 지구의 대기 때문에 달 표면의 색조가 덧입혀지는 효과가 생긴다. 따라서 선명한 색감을 표현하기 위해 한 지역마다 150~200장을 찍는 경우가 많다. 이에 비해 달에서 촬영한 사진은 훨씬 적은 양으로도 원하는 사진을 얻을 수 있었다고 한다. 매카시는 “와이즈먼이 촬영한 50여장 중 10~15장만 사용했다”며 “지금까지 다뤄본 것 중 가장 깔끔한 데이터였다”고 말했다.

2022년 앤드루 매카시가 20만장의 사진을 합성해 완성한 달 앞면 사진. Andrew McCarthy & Connor Matherne

아르테미스 2호 우주비행사들이 달 궤도를 돌면서 찍은 사진은 1만2천여장에 이른다. 매카시는 이번 사진은 방대한 작업의 극히 일부였을 뿐이며 앞으로 더 많은 합성사진을 공개할 예정이라고 밝혔다.

매카시는 지난 2022년 9개월에 걸쳐 촬영한 20만장의 사진을 합성해 완성한 달 앞면 사진을 공개한 바 있다. 1억7400만화소의 초고해상도를 자랑하는 이 사진은 그해 아르테미스 1호의 달 왕복비행을 기념하기 위해 제작한 것이다.

또 지난해엔 이글거리는 태양을 배경으로 스카이다이빙하는 장면을 포착한 사진 ‘이카루스의 추억’이 네이처가 뽑은 올해의 과학사진에 선정되기도 했다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr