보이저(탐사선)
(Voyager 2 상상화)
1. 개요
Voyager 1, Voyager 2'''The greatest voyager in history is still travelling.'''
'''(역사상 가장 위대한 항해자의 여행은 아직도 계속되고 있습니다.)'''
- '''BBC 다큐멘터리 시리즈 The Planets Episode 3, Giants의 마지막 내레이션에서'''
미국 NASA의 그랜드 투어(Grand Tour) 계획에 의해 발사된 외우주 탐사선이자 '''가장 먼 거리를 탐사한 탐사선이다.'''
보이저 1호는 1977년 9월 5일에, 보이저 2호는 1977년 8월 20일에 발사됐다. 1, 2호 모두 타이탄 3E 센타우르 로켓에 실려서 미국 플로리다 케이프 커내버럴 공군기지에서 발사됐으며, 원래는 두 대의 탐사선을 모두 같은 날에 발사할 예정이었으나 1호 발사체의 점검 때문에 2호가 1호보다 먼저 발사되었다.
보이저 계획은 매리너 계획의 일부였다. 매리너 11호, 12호가 목성, 토성 탐사 계획을 가지고 있었다. 그 이전부터 탐사선 4대로 계획했던 행성 대탐사 계획(Grand Tour Program)이 취소되자 매리너 11호, 12호 계획에 들어가면서 이름을 변경하게 된 것이다.
2. 상세
NASA의 JPL 웹사이트에 비행 일정이 1994년부터 계속 올라오고 있다.
2021년 현재 인류 역사상 가장 먼 거리를 항해하고 있으며 뭔가의 중력장에 붙잡히지 않는 한 영원히 우주로 나아가며[2] 신호를 보내는 동력이 다할 때까지 발견되는 모든 것의 정보를 지구에 보내주고 있다. 발사한 지 43년째인 지금도 임무를 수행하고 있다.
보이저 1호는 태양에서 약 227억km 떨어져 있고, 보이저 2호는 약 188.7억km 떨어진 상태다. 보이저 1호는 하루에 약 147만km씩, 보이저 2호는 약 133만km씩 태양으로부터 멀어지고 있다. 실시간으로 보이저와 지구 간 거리를 볼 수 있는 페이지
태양으로부터 빛의 속도로 달려도 하루 가까이 걸리는 거리까지 나아갔다. 정확히는, 보이저 1호와 지구 간의 통신은 한쪽이 신호를 보내도 21시간 이상[3]이 걸린다. 다른 표현으로 21광시 거리이다.
1, 2호 모두 목성의 근접 사진과 인근 위성들의 사진을 찍어 보냈으며, 1976년부터 1979년에 걸쳐 여러 행성들이 최적의 위치에 놓이는 무려 175년 만에 찾아온 절호의 기회[4]에 맞추어 발사되었으며, 해왕성까지 탐사를 진행한 후 태양계 밖으로 나갔다.
2대를 만든 이유는 1대의 고장을 대비하기 위한 것이다. 원래 보이저 1호는 명왕성도 탐사 예정이었으나, 타이탄 위성 탐사를 위해 탐사 후보에서 명왕성은 탈락하게 된다.
이때 보이저가 사용한 비행 방식은 현재의 우주 탐사선들이 주로 사용하는 스윙바이 기법으로, 탐사하려는 행성의 중력을 이용하여 가속하는 기법이다. 물론 궤도를 잘못 잡으면 그대로 행성에 추락해버리거나 아예 멀찍이 지나쳐 버리므로 정확한 궤도를 따라 진입하여 다음 행성으로 향하는 것이 관건이다.[5] 이 방식을 사용하면 보통 한 번에 한두 행성만 탐사가 가능했으나, 보이저가 발사될 시기에는 행성들의 위치가 절묘하게 놓여서 한 번의 비행으로 4개의 행성을 탐사할 수 있는 절호의 기회가 되었던 셈이다.
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(보이저 1호가 한 달 동안 목성에 접근하며 촬영한 장면이다.)
3. 임무
- 보이저 1호
- 보이저 2호
네 개의 외행성들(소위 목성형 행성), 특히 천왕성과 해왕성에 대해 우리가 알고 있는 대부분의 정보는 이 보이저 2호에 의해 밝혀진 것이다. 참고로 보이저 2호는 '''현재까지 천왕성과 해왕성을 방문한 유일한 탐사선'''이다. 즉 여러분이 수많은 매체나 과학 교과서 등에서 본 천왕성과 해왕성의 고화질 사진들은 전부 보이저 2호가 찍은 것들이다.[7] 구체적으로는 외행성들의 구조와 구성 물질 조사, 고리의 존재 확인, 각 행성별로 수십 개씩에 이르는 새로운 위성의 발견 등이 있다. 특히 목성의 갈릴레이 위성인 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토와 토성의 위성 중 가장 큰 타이탄 등에 대한 상세한 정보는 이후 과학자들은 물론 SF 소설가들에게도 새로운 영감을 안겨 주었다.
우주 공간은 중력과 마찰력이 거의 없는 상태이기 때문에 한 번의 가속을 가지고도 관성으로 등속직선운동이 가능하므로 비행에는 동력이 필요 없지만, 탑재된 장비를 구동하는 데에는 전력이 필요하기 때문에 보이저호는 플루토늄을 이용한 원자력 전지로 전력을 얻고 있다. 각종 위성과 탐사선에 흔하게 사용되는 태양전지 판을 사용하지 않는 이유는, 보이저호는 외우주 탐사선이라 태양빛이 매우 미약한 곳에서도 활동해야 하기 때문이다.
보이저에 사용된 원자력 전지는 플루토늄 238을 사용하는데, 반감기가 87.7년이다. 이론적으로는 1년에 0.787%씩 성능이 떨어지지만 실제로는 열-전기 전환 성능도 같이 떨어져, 2001년 즈음에는 출력이 315W로 기존 470W의 67%로 떨어졌고 2009년에는 출력이 58% 정도로 떨어졌다. 2020년까지는 지구와의 통신을 유지하는 데 충분한 전력을 공급받을 수 있으며, 2025년 이후에는 출력이 너무 떨어져 탑재된 장비들이 작동을 멈추고 지구와의 교신도 중단될 것으로 예측된다. 그래도 보이저의 항해는 그 후로도 계속된다. 두 탐사선 모두 현재 상태는 정상이다.
탐사선을 발사 후 리프로그래밍한 최초의 사례이며, 태양계 밖으로 나간 몇 안 되는 인공 물체이기도 하다.
보이저에는 지상으로부터 명령을 받고 문제를 검출하는 컴퓨터 명령 시스템(CCS), 카메라를 비롯한 과학 장비들을 제어하고 데이터를 수집하는 비행 데이터 시스템(FDS), 탐사선의 움직임을 담당하는 자세 제어 시스템(AACS) 총 세 종류의 컴퓨터가 2대씩 실려 있다. NASA 공식 FAQ에 따르면 총 메모리가 '''68KB'''이고 초당 8,000개 정도의 명령을 수행할 수 있다. 1970년대에 만들어진 컴퓨터지만 특정 목적에 특화된 프로그램만 쓰는 만큼 성능이 낮아도 큰 문제는 없다. 한편 지상에 있는 보이저 코드는 원래 포트란으로 작성되었으며, 나중에 C로 바뀐 부분도 있으나 일부는 여전히 포트란이다. 상황이 이러다 보니 어지간히 프로젝트에 익숙하지 않고는 유지보수가 어려워서, 2010년대에 보이저 프로젝트에 원래부터 참여했던 마지막 사람이 은퇴를 준비한다는 소문이 전해졌을 때 인력 수급의 문제가 제기되기도 했다.[8]
RAM이 너무나 작기 때문에 기억장치도 달려있는데, 8트랙 테이프에 디지털로 정보를 기록한다. 관측을 통해 얻어진 정보를 테이프에 기록한 후, 테이프도 용량이 크지 않기 때문에 일단 지구로 송신을 완료하면 새로운 관측정보로 덮어쓴다. 보이저들이 보내온 외행성들의 장엄한 모습은 전부 8트랙 테이프에 담겼던 정보인 것이다. 8트랙 테이프는 카세트테이프보다 더 구형이다.
3.1. 골든 레코드
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칼 세이건의 아이디어로 보이저 안에는 혹시라도 만에 하나 존재할지도 모르는 외계 생명체가 보이저를 발견할 경우 인류 문명에 대한 정보를 얻을 수 있도록 골든 레코드가 실려 있다. 엄밀히 말하면 인류가 앞으로 역사상 가장 멀리까지 보낼 인공 물체이기에 실린 상징적 의미가 크다. 레코드는 아니지만, 파이어니어 10호, 파이어니어 11호에도 금속판이 실려있다. 인류를 소개하는 메시지로 아레시보 메시지와 비슷하다.
3.2. 창백한 푸른 점(Pale Blue Dot)[9]
- NASA에서도 해당 사진을 소개하는 페이지를 따로 준비해 놓았으니 참고.
동그라미 속 저 작은 점이 바로 우리가 사는 '''지구'''이다. 정확히는 지구만 찍은 것이 아니라 태양과 함께 지구를 포함한 태양계의 여섯 개 행성들을 촬영한 사진 중 지구 부분만 잘라낸 것이다. 이때 태양과 함께 찍었던 행성들은 금성, 지구, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성.[11] 사진에서 지구 위를 지나가는 광선은 태양광이 아니라 보이저 1호의 카메라에 태양빛이 반사되어 생긴 것으로, 우연한 효과에 불과하다.
그리고 칼 세이건은 인류에게 잊지 못할 메시지를 전한다. 참고로 그의 저서이자 역작 코스모스 리부트판에서 다시금 현대의 기술력으로 그의 아래 명언을 영상으로 빚어낸 자료가 있으니 이 영상을 먼저 보기를 추천한다.
Look again at that dot. That's here. That's home. That's us. On it everyone you love, everyone you know, everyone you ever heard of, every human being who ever was, lived out their lives. The aggregate of our joy and suffering, thousands of confident religions, ideologies, and economic doctrines, every hunter and forager, every hero and coward, every creator and destroyer of civilization, every king and peasant, every young couple in love, every mother and father, hopeful child, inventor and explorer, every teacher of morals, every corrupt politician, every "superstar," every "supreme leader," every saint and sinner in the history of our species lived there - on a mote of dust suspended in a sunbeam.
The Earth is a very small stage in a vast cosmic arena. Think of the rivers of blood spilled by all those generals and emperors so that, in glory and triumph, they could become the momentary masters of a fraction of a dot. Think of the endless cruelties visited by the inhabitants of one corner of this pixel on the scarcely distinguishable inhabitants of some other corner, how frequent their misunderstandings, how eager they are to kill one another, how fervent their hatreds.
Our posturings, our imagined self-importance, the delusion that we have some privileged position in the Universe, are challenged by this point of pale light. Our planet is a lonely speck in the great enveloping cosmic dark. In our obscurity, in all this vastness, there is no hint that help will come from elsewhere to save us from ourselves.
The Earth is the only world known so far to harbor life. There is nowhere else, at least in the near future, to which our species could migrate. Visit, yes. Settle, not yet. Like it or not, for the moment the Earth is where we make our stand.
It has been said that astronomy is a humbling and character-building experience. There is perhaps no better demonstration of the folly of human conceits than this distant image of our tiny world. To me, it underscores our responsibility to deal more kindly with one another, and to preserve and cherish the pale blue dot, the only home we've ever known.
저 점을 다시 보세요. 저기가 바로 이곳입니다. 저것이 우리의 고향입니다. 저것이 우리입니다. 우리가 사랑하는 모든 이들, 우리가 알고 들어보았을 모든 사람들, 존재했던 모든 인류가 저 곳에서 삶을 영위했습니다. 우리의 모든 즐거움과 고통이, 우리가 확신하는 모든 종교, 이념, 경제 체제가, 모든 사냥꾼과 약탈자가, 모든 영웅과 겁쟁이가, 모든 문명의 창시자와 파괴자가, 모든 왕과 농부가, 사랑에 빠진 모든 젊은 연인들이, 모든 어머니와 아버지가, 희망에 찬 모든 아이가, 모든 발명가와 탐험가가, 모든 도덕 선생님들이, 모든 부패한 정치가가, 모든 인기 연예인들이, 모든 위대한 지도자들이, 모든 성인과 죄인들이 저곳 - 태양 빛 속에 부유하는 먼지의 티끌 위에서 살았던 것입니다.
지구는 우주라는 거대한 극장의 아주 작은 무대입니다. 그 모든 장군과 황제들이 아주 잠시 동안 저 점의 일부분을 지배하려 한 탓에 흘렀던 수많은 피의 강들을 생각해 보십시오. 저 점의 한 영역의 주민들이 거의 분간할 수도 없는 다른 영역의 주민들에게 얼마나 많은 잔학 행위를 저지르는지를, 그들이 얼마나 자주 불화를 일으키고, 얼마나 간절히 서로를 죽이고 싶어 하며, 얼마나 열렬히 서로를 증오하는지를 생각해 보십시오.
우리의 만용, 우리의 자만심, 우리가 우주 속의 특별한 존재라는 착각에 대해, 저 희미하게 빛나는 점은 이의를 제기합니다. 우리 행성은 사방을 뒤덮은 어두운 우주 속의 외로운 하나의 알갱이입니다. 이 거대함 속에 묻힌 우리를 우리 자신으로부터 구해 줄 이들이 다른 곳에서 찾아올 기미는 보이지 않습니다.
아직까지 알려진 바로 지구는 생명을 품은 유일한 행성입니다. 적어도 가까운 미래에 우리 종이 이주할 수 있는 곳은 없습니다. 다른 세계를 방문할 순 있지만, 정착은 아직 불가능합니다. 좋든 싫든, 현재로선 우리가 머물 곳은 지구뿐입니다.
천문학을 공부하면 겸손해지고 인격이 함양된다는 말이 있습니다. 멀리서 찍힌 이 이미지만큼 인간의 자만이 어리석다는 걸 잘 보여 주는 건 없을 겁니다. 저 사진은 우리가 서로 친절하게 대하고, 우리가 아는 유일한 보금자리인 창백한 푸른 점을 소중히 보존하는 것이 우리의 의무임을 강조하고 있는 것입니다.
4. 성간 탐사와 임무 종료 이후
실시간 두 탐사선의 위치와 속도
- 세계를 일주했던 마젤란보다도 멀리, 춥고 어두운 먼 우주에서, 보이저는 아직도 여행을 계속하고 있다. 보이저에 탑재된 플루토늄의 수명이 2020년대까지이므로, 이 때까지 NASA와의 교신이 계속되는 한 보이저의 외우주 탐사는 거의 기정사실화되고 있다. 보이저와 지구 간의 교신은 2020년대가 되면 끊길 것이나, 그 후에도 보이저는 계속 우주공간을 나아갈 것이다. 40,270년 후에는 작은곰자리에서 1.7광년(16조 800㎞) 떨어진 자리에 도달할 것으로 예상된다.
- 2010년에 일어난 해프닝인데, 보이저 2호에서 날아오는 신호가 해석 불가능한 포맷으로 바뀌었다는 기사가 있었다. 호사가들은 외계인의 신호가 아니냐고 신비한 TV 서프라이즈에도 다루는 등 난리가 났었으나, 알고 보니 보이저에 탑재된 컴퓨터의 버그였다. 5월 23일 버그가 수정돼 다시 정상적인 신호를 보냈다.
- 2012년 6월 15일(현지 시간), NASA는 보이저 1호가 태양계 끝자락에 도달했다고 발표했고, 같은 해 10월에는 태양계의 경계를 통과했다고 발표했다. 하지만 두 달 뒤인 12월에 기존 발표를 번복, 태양계를 벗어난 줄 알았던 보이저 1호가 태양계의 새로운 부분인 자기 고속도로(Magnetic highway)를 발견했다고 공표했다. 이는 항해 초반에 예측했던 태양계의 마지막 부분인 태양권 계면이 아닌 다른 부분이다. 이 자기 고속도로는 태양계 외부 자기장과 연결되어서, 태양계에서 나온 입자들이 외우주로 나가고 태양계 외부의 성간 물질들이 태양계 안쪽으로 들어온다고 한다. 보이저 1호는 이 자기 고속도로를 통과해야 태양계에서 완전히 벗어날 것이라고 한다.
- 2013년 9월 13일, NASA는 보이저 1호가 태양계를 벗어나 성간우주(Interstellar Space)로 나갔다고 공식 선언했다. 나사 홈페이지 링크 하지만, 보이저 1호에 탑재된 측정장비고장으로 완전히 입증되지는 않았지만, 2018년 보이저 2호가 나감으로써 입증됐다.
- 2017년에 보이저 1호의 1980년 토성에서 마지막으로 사용한 분사 엔진을 37년 만에 움직이는 데 성공했다. 이는 1980년 11월 8일을 마지막으로 사용하지 않은 백업 엔진 4기를 작동한 것으로, 백업 엔진의 가용 여부를 입증함으로써 보이저 1호의 수명은 2~3년 더 늘어났다. 보이저 2호에도 적용.
- 2019년 7월 9일, 에너지를 절약해서 수명을 늘리기 위해 중요도가 떨어지는 일부 설비의 보온장치를 껐다는 보도가 나왔다. 인류 최장수 탐사선 보이저호 성간우주서 수명연장 '안간힘'
- 2020년, 호주 캔버라에 위치한 보이저 2호에게 유일하게[12] 명령을 내릴 수 있는 DSN(Deep Space Network) 안테나[13]의 점검으로 180억km 떨어진 보이저 2호와 통신이 두절됐다. 점검 이유는 향후 발사되는 퍼서비어런스 등등과 통신하기 위해 성능을 업그레이드시키고 40년이나 지났기 때문에 위급상황이 벌어질 수 있기때문. 2021년에 점검이 끝날 예정이고 2020년 10월 28일에 업그레이드된 안테나로 보이저 2호에 신호를 보내 시험 통신을 시도했고 보이저 2호로부터 아무 문제 없이 메시지를 수신했다는 답신을 받았다고 NASA에서 밝혔다.
- 보이저 1, 2호가 현재까지 인류가 쏘아보낸 가장 속도가 빠른 우주 탐사선은 아니다. 현재까지 인류가 만들어낸 가장 빠른 우주 탐사선은 2018년 발사한 파커 태양 탐사선으로, 태양을 통한 중력 가속으로 태양에 제일 근접했을 때 최고속도를 찍었는데, 상대속도 약 34만 km/h를 기록했다. 이는 초속으로 따지자면 약 95 km/s 가량으로, 보이저 1, 2호의 속도 17 km/s가량의 5.6배 가량. 다만 가장 멀리 날아간 우주 탐사선이라면 보이저 1호가 맞다.
- 보이저 1호는 앞으로 약 4만 년 후에 글리제 445에서 1.6광년 떨어진 지점을 지날 예정이다. 이 글리제 445는 현재 지구에서 약 17.6광년 거리에 있지만 이때쯤엔 3.5광년 이내로 근접해온다. 행성의 존재여부는 아직 밝혀지지 않았다. 또한 보이저 1호는 공전면 윗쪽으로 태양계를 벗어났으며, 뱀주인자리 위치에서 항해 중이다. 연도별 보이저 1호의 별자리상 항해경로
4.1. 부활
2021년 2월 24일, 호주 캔버라 기지국의 전파 안테나 '딥 스페이스 스테이션 43'(DSS43)의 성능 개선 작업이 완료되면서 보이저 2호와의 통신도 11개월만에 다시 성공했다. 앞으로도 4~8년간은 임무를 더 수행할 수 있을 것으로 생각된다.#
5. 영향을 받은 매체, 작품
'''인류의 모습을 담은 물건을 지닌 채 끝없이 우주로 나아가는 탐사선'''이라는 컨셉이 굉장히 낭만적인지라 많은 SF 창작물에서 소재가 되거나 패러디되는 일이 많다.
- 스타 트렉에서는 멀고 먼 세월을 지나면서 신적인 존재가 되어 자신을 우주로 보낸 창조주의 후손을 다시 찾아온다. 비저 문서 참조.
- 만화 트랜스포머 비스트 워즈에서 황금 디스크란 중요한 배경 설정을 제공했다.
- SCP 재단의 SCP-1342는 글리제 445c에 사는 외계인이 만든 보이저 1호의 복제품으로 여기에 실려온 레코드판(SCP-1342-2)엔 그들의 정보가 기록돼있다. 이 SCP는 상호이해에 의한 평화를 주제로 한 감동적인 스토리로 많은 호평을 받았다.
- 한국 인디밴드 아스트로너츠의 EP의 제목이 아예 'pale blue dot'이다.
- 엘리트: 데인저러스에서는 아득한 옛날 시절 인류가 보낸 고대 탐사선으로 등장, 유저들이 종종 찾아뵙곤(?) 한다.
- 인류는 쇠퇴했습니다의 등장인물 O타로의 정체다.
- 존 카펜터 감독의 영화 스타맨에서는 보이저 2호에 실린 위의 골든 레코드가 주인공을 지구로 찾아오게 하는 계기가 된다.
- TYPE-MOON의 작품인 Fate/Requiem에서는 주인공 우츠미 에리세의 계약 서번트로 등장한다. 보이저 참조. 보구명은 'Pale Blue Dot'이다.
- 은하! 3부의 등장인물 원반왕으로서 등장한다.탐사 도중 우연히 벌래구멍에 빨려들어갔는데, 영겁에 가까운 시간이 흐르면서 '감지, 인식, 촬영, 전송'의 프로그램이 '느낀다, 듣는다, 본다, 전한다'로 변조되며 자아를 얻었다.