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성층권에 풍선기구 띄워 코로나 속살 분석
코로나 높은 온도와 태양풍 가속 풀 실마리
2020~2021년 국제우주정거장서 실험 계획
한국천문연구원 연구원이 NASA와 공동개발한 코로나그래프를 살펴보고 있다.[서울경제] 한국천문연구원과 미국항공우주국(NASA)이 대형 풍선기구에 태양 표면에서 200~700만km 떨어진 코로나를 관측할 수 있는 코로나그래프를 탑재, 약 40km 상공 성층권에서 세계 최초로 코로나의 온도와 속도를 동시에 관측하는데 성공했다. ★2019년 3월14일자 16면 참조
과학기술정보통신부(장관 최기영)와 한국천문연구원(원장 이형목)은 18일 저녁 10시(현지시간 18일 오전 7시)부터 8시간 동안 미국 뉴멕시코주 포트 섬너에 있는 NASA 콜롬비아 과학기구 발사장(CSBF)에서 NASA와 함께 이같은 실험을 했다고 19일 밝혔다. 연구팀은 태양 대기의 가장 바깥층을 구성하는 코로나의 온도가 100만~500만도로 태양 표면(6,000도)보다 훨씬 높은 수수께끼를 푸는 실마리를 얻게 될 것으로 내다봤다. 코로나에서 방출되는 물질의 흐름인 태양풍이 지구와 우주환경에 큰 영향을 미친다는 점에서 이번 관측을 통해 태양풍 모델 계산의 정밀도를 높이고 우주환경 예보·경보를 고도화시킬 것이라는 기대도 내비쳤다.
태양의 내외부 구조. 중심에서부터 바깥쪽으로 핵, 복사층, 대류층, 광구, 광구, 코로나 등이 있다.코로나는 달이 태양을 완전히 가리는 개기일식 때 육상에서 관측되는데 개기일식은 지속시간이 짧고 볼 수 있는 기회가 흔치 않다. 따라서 연구팀은 인공적으로 태양면을 가리고 코로나를 관측할 수 있는 코로나그래프 장비를 풍선기구에 탑재했다. 연구팀은 이번에 시험한 코로나그래프로 자외선 영역인 400 nm(1나노미터는 10억분의 1m) 파장 영역을 중심으로 관측, 지금까지 관측되지 않은 코로나 정보와 함께 코로나 전자의 온도·속도 등 다양한 물리량 정보를 얻었다. 이를 위해 천문연은 코로나그래프의 핵심 기술인 영상카메라, 제어시스템, 핵심 소프트웨어를 개발했고 NASA는 코로나그래프의 광학계, 태양 추적 장치를 개발하고 성층권 기구를 제공했다.
성층권에 띄운 태양 코로나 관측 풍선기구는 가로 약 140m이고 실험기구의 높이는 63빌딩보다 긴 216m에 달한다.
풍선기구에 실린 관측장비.
풍선기구에 실려 하늘로 상승중인 코로나그래프.
이번에 실험한 코로나그래프는 2018년 7월에 발사된 태양관측위성 Parker Solar Probe가 활동하는 영역까지 관측해 데이터를 대조해볼 수 있다.이번 프로젝트의 NASA 책임자인 나치무트 고팔스와미 박사는 “이번 실험이 과학계의 난제인 코로나 가열과 태양풍 가속 현상에 대한 실마리를 제공할 것”이라며 “그동안 태양풍의 속도와 온도를 우주에서 측정해 왔지만 고고도 성층권 기구 시험은 태양으로부터 매우 가까운 곳에서 태양풍이 형성되는 상태의 속도와 온도를 원격으로 측정하는 새로운 방법”이라고 의미를 부여했다. 이 장비는 NASA의 파커 태양 탐사선 등 기존 관측연구와 융합해 코로나에 관한 정밀한 정보를 얻는데 기여할 것이라고도 했다.
한국 연구책임자인 김연한 천문연 책임연구원은 “이번 기구 시험은 국제우주정거장(ISS)용 코로나그래프 개발에 필요한 기술 검증을 목적으로 했다”며 “이번에 세계 최고 수준의 태양 관측 장비 개발에 대한 자신감을 얻었다”고 힘줘 말했다. 천문연은 NASA와 공동으로 차세대 태양 코로나그래프를 개발해 2020~2021년 ISS에 설치·운용해 태양위험에 대한 한·미 공조체제를 발전시키는 발판으로 삼을 방침이다.
이번 연구에 참여한 한국천문연구원의 양희수(왼쪽부터), 김연한, 남욱원, 백지혜, 김지헌, 최영준, 조경석, 최성환, 박종엽, 봉수찬, 문봉곤 연구원.
지난 2016년 천문연과 NASA의 공동워킹그룹 합의장면(왼쪽)과 성층권 기구시험 약정서 조인식.
2020~2021년 국제우주정거장(ISS)용으로 개발될 코로나그래프 조감도.천문연은 앞서 지난 2016년 NASA와 공동워킹그룹을 조직한데 이어 2017년 8월 미국 대륙을 관통하는 개기일식 기간에 코로나그래프의 핵심 과학이론인 ‘온도·속도 동시 측정’ 기술을 지상에서 성공적으로 시험한 바 있다. 이번 고고도 성층권 기구 시험은 2단계 기술검증 시험으로 태양 코로나그래프의 영상카메라, 제어시스템, 소프트웨어 기술을 검증했다. 최원호 과기정통부 거대공공연구정책관은 “우주분야 국제 공동연구를 지속적으로 확대해 우리의 우주개발 능력을 더욱 고도화 해나갈 계획”이라고 밝혔다. /고광본 선임기자
kbgo@sedaily.com
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