스페이스 클럽 2024년 우주 과학: 달 탐사, 화성 이정표, 천체 물리학 발견 등

[발사대]

2024년은 태양계와 그 너머에서 많은 새로운 임무, 성공 및 발견으로 우주 과학에 있어 또 다른 바쁜 해였습니다. 3개의 새로운 달 탐사 임무가 시작되었고, 1개의 임무는 취소되었으며, 큐리오시티와 퍼서비어런스는 화성의 각 지역에서 탐사와 발견을 계속했습니다.

지구-달 시스템과 화성을 넘어 NASA의 역사적인 유로파 클리퍼 미션이 마침내 목성으로 발사되었고, 헤라가 2022년 DART로 인한 피해를 조사하기 위해 발사되었으며, 파커 솔라 프로브가 태양에 가장 가깝게 접근했으며, 보이저 1호와 보이저 2호는 문제를 겪으면서도 태양계 너머에서 데이터를 계속 보냈습니다.

2024년에 아메리카 대륙은 4월에 북미 전역에서 개기 일식과 10월에 남미 전역에서 금환 일식이라는 두 번의 일식을 겪었습니다. 태양으로부터의 극심한 태양 활동으로 인해 지구 전역의 저위도까지 뻗어있는 오로라가 발생했습니다.

달의 그림자 또는 엄브라(umbra)는 ISS에서 일식 속으로 치솟은 캐나다와 미국의 일부를 덮고 있는 것으로 묘사되었습니다. (제공: NASA)

올해는 일본 XRISM(X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission) 망원경이 1월에 첫 번째 이미지를 공개하는 등 X선 천문학에 있어 중요한 해였습니다. 그해 말에는 아인슈타인 프로브(Einstein Probe)와 SVOM(Space Variable Objects Monitor) X선 망원경이 출시되었습니다. 그러나 한 해 동안 NASA의 찬드라 X선 관측소는 상당한 예산 삭감에 직면하여 망원경의 임무가 조기에 종료될 수 있습니다. X선 천문학 외에도 허블 우주 망원경, 제임스 웹 우주 망원경, 유클리드 광각 망원경 등이 우주에 대한 획기적인 관측과 발견을 계속했습니다.

2024년의 추진력은 2025년에도 계속될 것으로 예상되며, 달에 대한 몇 가지 새로운 상업 임무, 새로운 SPHEREx 망원경, 태양과 태양풍을 연구하기 위한 5개의 새로운 임무 시작으로 이어질 것으로 예상됩니다. 유로파 클리퍼(Europa Clipper), 헤라(Hera), 루시(Lucy) 등 태양계 곳곳의 미션을 통해 행성, 소행성, 위성을 비행하는 동안 지구는 개기월식과 부분일식을 경험하게 됩니다.

초승달 임무 시작, 착륙 및 취소

지난 1월 8일, 아스트로보틱(Astrobotic)의 페레그린(Peregrine) 달 착륙선이 유나이티드 론치 얼라이언스(United Launch Alliance, ULA)의 벌컨(Vulcan) 로켓에 실려 발사되었다. 달 표면까지 최대 100kg을 운반할 수 있는 이 착륙선에는 NASA와 독일 항공우주 센터(DLR)의 여러 과학 장비가 장착되었습니다. 또한 페레그린은 카네기 멜론 대학을 위한 탐사선과 멕시코 우주국을 위한 5대의 소형 로봇과 함께 상업 공급업체의 기념 페이로드를 운반했습니다.

벌컨의 데뷔는 순조롭게 진행되었지만, 페레그린은 달에 도달하지 못하고 지구 대기권에 재진입했습니다. 그해 말, 아스트로보틱(Astrobotic)의 조사는 헬륨 압력 제어 밸브의 고장으로 인해 송골매의 산화제 탱크가 과도하게 가압되어 파열되었다는 결론을 내렸습니다. 산화제 탱크의 손실은 Peregrine이 달 착륙이라는 주요 목표를 달성하는 것을 방해했습니다. 달을 놓쳤음에도 불구하고 Astrobotic은 곧 출시될 Griffin 착륙선을 위한 귀중한 데이터와 경험을 수집했습니다.

https://youtu.be/rtPoAUuYXHo

그리핀의 탑재체 중 하나는 NASA의 VIPER(Volatiles Investigating Polar Exploration Rover)가 될 예정이었으나 NASA는 비용 절감을 위해 지난 7월 프로젝트를 취소했다. 탐사선은 이미 제작된 상태였지만 몇 차례의 지연으로 운영 비용이 증가했습니다. NASA는 이 탐사선을 업계 파트너들에게 제안했지만, 관심이 있는 사람이 있는지는 알 수 없다.

페레그린이 발사된 지 몇 주 후, 일본의 SLIM(Smart Lander for Investigating Moon)이 계획된 방향은 아니었지만 달 표면에 부드럽게 착륙했습니다. 2023년 9월에 발사된 SLIM은 몇 가지 과학 탑재체를 장착했지만 주요 목표는 고정밀 착륙 능력을 시연하는 것이었습니다. 목표한 착륙 지점에서 불과 60m 떨어진 곳에 착륙했지만, 하강 중 두 개의 주 엔진 중 하나가 노즐을 잃어버리면서 잘못된 방향으로 착륙했습니다.

어쨌든 SLIM의 태양 전지판은 착륙선이 달이 끝날 무렵 잠깐 작동할 수 있는 충분한 전력을 제공했습니다. 착륙선은 카메라를 사용하여 주변 암석을 관찰했으며 두 대의 초소형 탐사선도 각각의 임무 목표를 완료했습니다. 달밤의 혹독한 조건을 견디도록 설계되지 않았음에도 불구하고 SLIM은 세 번의 음력 밤을 견뎌냈습니다. 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 4월 말 착륙선과 연락이 끊기면서 불완전하지만 성공적인 임무를 마무리했다.

2024년 달 표면에 착륙하는 두 번째 임무인 인튜이티브 머신 1(IM-1) 임무도 방향을 잘못 잡았다. 2월 22일, 인튜이티브 머신(Intuitive Machines)은 노바-C 착륙선 오디세우스(Odysseus)를 최초로 달 표면에 착륙시키려고 시도했다. 달 표면에 성공적으로 착륙한 최초의 상업용 착륙선이 되었지만, 얼마 지나지 않아 전복되고 말았습니다.

그럼에도 불구하고 오디세우스는 거의 일주일 동안 달 표면을 탐사하며 NASA가 제공한 상업용 탑재체로부터 데이터를 반환했다. 슬림과 달리 오디세우스는 달의 밤을 살아남지 못했습니다.

달 표면의 Chang'e 6. (제공: CNSA)

2024년 달 방문을 위한 마지막 임무는 5월 초에 발사된 중국의 창어 6호였다. 거의 한 달 후인 6월 1일, 창어 6호는 달의 반대편에 있는 아폴로 분지에 착륙했다.

이 임무의 주요 목표는 처음으로 달의 반대편에서 샘플을 반환하는 것이었습니다. 창어 6호는 지표면과 1m 깊이에서 샘플을 채취한 후 지구로 다시 보냈습니다. 샘플이 들어있는 캡슐은 6월 25일 중국에 착륙한 후 샘플을 추출해 과학계에 넘겼다.

참고 항목

• 행성 과학 스레드
• 우주과학과
• NSF 스토어
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샘플 수집 외에도 Chang'e 6는 소형 탐사선과 국제 과학 페이로드를 운반했습니다. 달로 가는 길에 우주선은 파키스탄의 큐브샛(CubeSat)을 배치했습니다. 프랑스의 라돈 검출기, 스웨덴의 음이온 검출기, 이탈리아의 역반사경을 착륙선에 설치하고 달 표면에서 작동시켰다.

화성 로봇은 붉은 행성을 계속 연구하고 있습니다.

지구에서 2억 2,800만 km 떨어진 화성과 궤도 및 표면의 로봇 컬렉션은 빨갛고 녹슨 세계의 비밀을 계속 탐험하고 밝혀내고 있습니다. NASA의 MRO(Mars Reconnaissance Orbiter) 및 유럽우주국(ESA)의 Mars Express 미션과 같은 임무는 화성 표면의 다양한 지역과 표면 특징에 대한 이미지와 측정을 촬영하여 상공에서 화성을 관측했습니다. 한편, 표면에서는 큐리오시티(Curiosity) 탐사선과 퍼서비어런스(Perseverance) 탐사선이 각각 게일 분화구(Gale Crater)와 제제로 분화구(Jezero Crater) 탐사에서 상당한 진전을 이뤘습니다.

2024년이 시작되기 직전, 퍼서비어런스(Perseverance)와 그의 헬리콥터 동료인 인제뉴어티(Ingenuity)는 화성에서 1,000솔을 통과했습니다. 몇 주 후인 1월 18일, 인제뉴어티는 72번째이자 마지막 화성 비행을 위해 하늘로 날아올랐습니다. 헬리콥터의 로터는 험난한 지형으로 인한 항행 문제로 인해 헬리콥터가 로터에 너무 많은 부담을 주는 자세를 취하게 된 후 파손되었습니다. 인제뉴어티는 비행 후 로터 블레이드 중 하나의 일부가 떨어져 나갔고 다른 블레이드에 추가 손상이 있었다는 사실이 발견되었을 때 영구적으로 접지되었습니다.

2023년 8월 2일 Ingenuity. (출처: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)

인제뉴어티는 더 이상 비행할 수 없지만, 주변 환경 조건이 허락하는 한 표면 온도와 태양 전지판, 배터리 및 기타 전자 장치의 성능에 대한 데이터를 계속 수집할 것입니다. 인제뉴어티의 팀은 이 헬리콥터가 약 20년 동안 고정식 플랫폼으로 데이터를 계속 수집할 수 있을 것으로 보고 있다. 인제뉴어티(Ingenuity)가 로봇이나 인간의 화성 탐사 임무에 의해 회수된다면, ~20년 동안 저장된 데이터는 과학자들에게 장기적인 날씨와 환경 패턴 및 현상을 보여줄 수 있을 것이다.

한편, 게일 분화구(Gale Crater)와 샤프 산(Mount Sharp)의 경사면에서는 큐리오시티(Curiosity) 탐사선이 바퀴로 작은 바위를 깨뜨려 순수한 유황 암석을 발견했습니다. 암석 안에는 노란색 유황 결정이 있었는데, 화성에서 유황 결정이 발견된 것은 이번이 처음이었다. 또한, 이 결정 내의 황은 원소(순수) 황이었으며, Curiosity가 이전에 감지한 더 일반적인 황 기반 광물과는 달랐습니다.

암석에 있는 유황은 수십억 년 전에 극심한 물의 흐름을 통과한 후 물이 암석에 스며들어 형성되었을 가능성이 있습니다. 최초의 유황 암석을 조사한 후, 큐리오시티는 더 많은 암석을 찾아보라는 지시를 받았다. 결국, 그것은 샤프 산(Mount Sharp)의 게디스 발리스(Gediz Vallis) 해협에서 순수한 유황 암석의 전체 밭을 발견했다.

지난 7월, 퍼서비어런스는 제제로 분화구의 브라이트 엔젤 지역에서 '체야바 폭포(Cheyava Falls)'라는 이름의 암석을 발견했다. 이 지역은 한때 고대 강이었으며, 퍼서비어런스의 장비는 알려진 모든 생명체에 필수적인 암석 내의 유기 화합물을 식별했습니다. 화성에 고대 생명체가 살았다는 명백한 지표는 아니지만, 체야바 폭포의 화학적 특성은 생명체에 의해 형성되었을 가능성이 높다. 이 암석은 퍼서비어런스의 22번째 표면 샘플로 사용되었다.

중앙에 표범 반점이 보이는 Cheyava Falls라는 이름의 바위. (제공: NASA/JPL-Caltech)

체야바 폭포(Cheyava Falls)와 브라이트 엔젤(Bright Angel) 지역을 조사한 직후, 퍼서비어런스(Perseverance)는 제제로 분화구에 착륙한 이후 다섯 번째 과학 캠페인을 시작했습니다. 다섯 번째 과학 캠페인에서 퍼서비어런스는 제제로의 서쪽 가장자리를 등반하며 가장 험난하고 가파른 지형을 마주했습니다. 거의 6개월간의 등반 후, 퍼서비어런스는 처음 생각했던 것보다 훨씬 더 미끄러운 지형을 견뎌낸 끝에 12월 12일 마침내 분화구 가장자리 정상에 도달했다.

등반을 뒤로하고 로버는 "마녀 헤이즐 언덕"이라는 지역을 탐험할 것입니다. MRO와 다른 궤도 우주선의 데이터에 따르면 이 지역은 체야바 폭포가 위치한 브라이트 엔젤(Bright Angel)의 암석과 유사한 밝은 색의 층상 기반암을 포함하고 있다.

태양계 임무는 계속 진행되고 이정표를 달성하고 있습니다.

달과 화성 너머의 태양계를 탐사하는 임무도 있는데, 일부는 태양을 가까이에서 연구하고 다른 일부는 태양계의 바깥쪽 가장자리를 탐사합니다. 2024년에는 지구-달 시스템과 붉은 행성 너머에 무엇이 있는지 연구하기 위해 두 가지 임무가 더 시작되었습니다.

10월 7일, 유럽우주국(ESA)의 헤라(Hera) 미션은 지구를 떠나 소행성 디디모스(Didymos)와 그 동반자인 디모르포스(Dimorphos)로 향하는 궤도를 따라 지구를 떠났다. 두 사람은 2022년 NASA의 DART(Double Asteroid Redirection Test)에 의해 방문되었는데, 이 시험은 의도적으로 디모르포스와 충돌하여 궤도를 변경했습니다. 2026년 이 행성계에 도착할 예정인 헤라는 소행성과 DART가 남긴 흔적을 더 자세히 연구하고 행성 방어 임무를 위한 새로운 기술을 시연할 예정이다.

헤라가 발사된 지 일주일 후, 팰컨 헤비가 케네디 우주 센터에서 하늘로 날아올라 오랫동안 기다려온 NASA의 유로파 클리퍼를 목성의 위성 유로파로 보냈습니다. 이 탐사선은 목성형 달의 얼음 표면 아래의 바다를 연구하기 위해 이 우주선을 제작했습니다. 이들은 지구 너머에 생명체가 서식할 수 있는 가장 유망한 위치 중 하나입니다.

https://youtu.be/-O_oiBu3-F8

미국 항공우주국(NASA)이 다른 행성으로 보낸 우주선 중 가장 큰 우주선인 유로파 클리퍼(Europa Clipper)는 유로파를 자세히 연구하고 거주 가능성을 확인할 수 있는 일련의 장비를 갖추고 있습니다. 지금은 목성으로 향하고 있지만, Europa Clipper는 앞으로 긴 여정을 떠나야 합니다. 빠르면 2030년 이전에 목성계에 도착할 예정이며 1년 후 유로파와 첫 만남을 가질 예정이다.

유로파로 향하는 또 다른 임무는 2023년 봄부터 목성으로 향하고 있는 ESA의 목성 얼음 달 탐사선(Juice)입니다. 목성과 목성의 얼음 위성인 가니메데(Ganymede), 칼리스토(Callisto), 유로파(Europa)를 연구하는 임무를 맡고 있습니다. 올해는 집 근처에서 기기를 테스트하고 교정해야 했습니다.

8월에는 우주선이 달과 지구를 지나 선회하는 사상 최초의 이중 중력 보조(달과 지구의 중력을 이용해 궤도를 바꾸는 정밀한 기동)를 시도했습니다. 이 만남에서 주스는 자신의 장비를 지구로 가리키고 우리 행성이 거주 가능하다는 것을 확인했습니다. 이 우주선은 현재 금성으로 향하고 있으며, 2025년 8월에 또 다른 중력 지원을 위해 금성을 통과할 예정입니다.

태양계에서 가장 작은 행성인 베피콜롬보(베피콜롬보)는 지난 4월 유럽우주국(ESA)과 일본우주항공연구개발기구(JAXA)가 공동으로 탐사선 2대를 수성에 보내는 임무를 맡고 있는데 추진 문제를 겪었다. 문제의 결과로, 우주선의 추진기는 더 이상 최대 출력으로 작동할 수 없습니다. ESA는 이후 우주선이 감소된 추력으로 진행할 수 있도록 임무 계획을 조정했습니다.

https://youtu.be/vtP92WeCVYQ

이러한 문제들이 궁극적으로 베피콜롬보의 임무를 위태롭게 하지는 않았지만, 그 결과 우주선의 행성 궤도 도착은 2026년 말로 1년 연기되었습니다. 새로운 임무 계획에 따라 이 우주선은 지난 9월과 12월 두 차례에 걸쳐 수성 비행을 했다. 이 방문 기간 동안 우주선은 장비를 사용하여 적외선으로 행성 표면을 연구하고 자기장을 매핑했습니다. 1월 8일, 여섯 번째이자 마지막 수성 비행이 예정되어 있습니다.

NASA의 파커 솔라 탐사선은 지난 11월 금성 옆을 지나가며 그 어떤 우주선보다 태양에 더 가까이 접근하기 위해 경로를 변경했다. 12월 24일, 우주선은 610만 km 거리에서 근일점(태양에 가장 가까이 접근)에 도달하여 인간이 만든 다른 어떤 물체보다 빠르게 비행했습니다. NASA는 몇 일 후 탐사선과 다시 연락을 취했고, 탐사선이 강렬한 열기를 견뎌냈다는 것을 확인했다.

한편, NASA의 보이저 1호는 인간이 만든 다른 어떤 물체보다 태양에서 더 멀리 떨어져 있습니다. 노후화된 우주선은 컴퓨터 문제로 인해 2023년 11월부터 이해할 수 없는 데이터를 지구로 보내고 있었습니다. 지난 4월, 엔지니어들은 우주선의 컴퓨터를 재프로그래밍하여 결함이 있는 메모리 칩을 우회함으로써 이 문제를 해결했다. 보이저 1호는 6월에 정상 과학 운항으로 복귀했습니다.

보이저 우주선의 그림. (제공: NASA/JPL-Caltech)

그러나 이것이 보이저 1호의 문제의 끝은 아니었다. 몇 달 후, 이 우주선은 연료 라인이 막혀 추진기 성능이 저하된 후 다시 NASA의 관심을 필요로 했습니다. 연구팀은 덜 막힌 다른 추진기 세트를 사용하도록 우주선을 재구성했습니다.

지난 10월, NASA는 보이저 1호의 고장 보호 시스템이 보이저 1호의 주 X-밴드 라디오 안테나를 차단한 후 우주선과의 통신이 끊겼다. 엔지니어들은 훨씬 약한 S-밴드 송신기를 통해 우주선에 다시 연락할 수 있었고 한 달 후 문제를 해결했습니다. 계속 감소하는 전력 수준에도 불구하고 Voyager 1의 모든 것이 정상으로 돌아왔습니다.

이 우주선의 성간 동반자인 보이저 2호도 올해 제한된 전력으로 어려움을 겪었다. 지난 9월, NASA 엔지니어들은 전력 소비를 줄이기 위해 우주선의 플라즈마 과학 장비를 껐다. 두 보이저 모두 현재 성간 공간을 연구하기 위해 10개의 과학 장비 중 4개를 운용하고 있다.

새로운 X선 망원경 출시; 허블, 웹 및 다른 것들은 계속해서 발견을 하고 있습니다

앞서 언급했듯이 2024년은 새로운 망원경의 출시, 첫 번째 이미지 공개, 다양한 예산 및 취소 문제로 인해 X선 천문학에 있어 큰 해였습니다.

은하단 Abell 2319의 XRISM 이미지가 다른 X선 이미지에 겹쳐져 있습니다. (크레딧: 크레딧: X선: JAXA, 광학: The Digitized Sky Survey(DSS))

올해는 XRISM의 첫 번째 관측 자료가 발표되면서 시작되었습니다. JAXA는 2023년 중반에 예비 기능 검증을 완료한 망원경의 소프트 X선 이미저(Xtend) 및 소프트 X선 분광기(Resolve) 장비로 수집한 이미지와 관측 결과를 공개했습니다.

엑스텐드(Xtend)가 촬영한 첫 번째 이미지는 은하단 Abell 2319를 보여주는데, 이는 두 은하단이 충돌한 결과이다. 이미지의 보라색 색조는 X선을 방출하는 고온 플라즈마의 분포를 나타냅니다. 리졸브(Resolve)가 수행한 두 번째 관측은 지구에서 약 160,000광년 떨어진 왜소은하인 대마젤란 성운(Large Magellanic Cloud)에 있는 초신성 잔해 N132D의 X선 스펙트럼을 보여줍니다.

올해 이미지를 공개한 또 다른 임무는 ESA의 유클리드 망원경이었습니다. 5월 23일, 유럽우주국(ESA)은 우주의 가장 어두운 영역을 들여다볼 수 있는 X선 망원경의 능력을 강조하는 망원경의 두 번째 이미지 세트를 발표했습니다. 5개의 이미지는 도라도 은하단, 은하단 Abell 2390, 별 형성 영역 Messier 78, 나선은하 NGC 6744, 은하단 Abell 2764를 보여준다.

유클리드는 또한 2월 14일 공식적으로 광폭 조사를 시작했는데, 이 조사가 완료되면 약 14,000평방도의 은하계 밖 하늘을 덮게 될 것이다. 광범위한 조사는 유클리드의 임무에 대한 주요 조사이며 망원경이 임무 목표를 달성하기 위해 완료되어야 합니다. 유클리드는 주로 은하수와 태양계 평면 사이의 하늘의 어두운 영역을 관찰합니다. 이 지역을 관측하면 유클리드는 은하수와 태양계가 시야를 가리기 때문에 관측할 수 없는 우리 우주에서 가장 멀고 오래된 은하를 볼 수 있습니다. 설문 조사의 1%를 완료한 후 ESA는 해당 시점까지의 설문 조사 결과를 향후 상황에 대한 "예고편"으로 공개했습니다.

https://youtu.be/86ZCsUfgLRQ

2024년에는 두 개의 새로운 X선 임무가 시작되었습니다. 지난 1월 9일, 유럽우주국(ESA)과 중국과학원(CAS)의 공동 아인슈타인 탐사선이 중국 시창(西昌) 위성발사센터에서 중국의 창정(Chang Zheng) 2C 로켓에 실려 발사됐다. 아인슈타인 프로브의 주요 목표는 비활성 블랙홀을 식별하고, 중력파(예: 중성자별 병합)를 생성하는 이벤트의 전자기기 대응물을 감지하고, 우주 전체의 X선 소스를 감지하고 측정하기 위해 전체 하늘을 영구적으로 모니터링하는 것입니다. 이 망원경은 지구 저궤도(LEO)에 위치해 있으며, 유럽우주국(ESA)과 CAS는 이미 아인슈타인 탐사선의 첫 번째 결과를 발표했다.

올해 발사된 두 번째 X-ray 임무는 프랑스 우주국(CNES)과 중국 국가우주국(CNSA)의 공동 SVOM(Space Variable Objects Monitor) 임무였습니다. 6월 22일에는 시창(西昌)에서 창정(Chang Zheng) 2C 로켓에 실려 발사되었다. SVOM은 우주 전역에서 발생하는 거대한 별의 폭발을 연구하며, 이러한 폭발로 인해 발생하는 감마선 폭발을 관측하고 측정합니다.

그러나 X선 천문학은 올해 상당한 어려움을 겪었으며, 특히 NASA의 찬드라 X선 관측소(Chandra X-ray observatory)가 대표적이다. 1999년 7월 우주왕복선 컬럼비아호와 함께 발사된 이 망원경은 지난 3월 미국 의회가 NASA의 예산을 삭감하기로 결정한 후 올해 상당한 예산 삭감을 겪었고, 이로 인해 NASA는 찬드라에 대한 전체 예산을 삭감했으며, 이로 인해 망원경의 임무가 조기에 종료될 수 있다. 그러나 지난 6월 미국 상원의원들은 NASA에 찬드라와 그 팀에 대한 예산 삭감을 재고할 것을 촉구했고, NASA는 결국 이를 받아들였다. 찬드라의 미래는 X선 천문학의 미래에 큰 물음표로 남아 있으며 향후 몇 년 동안 커뮤니티에서 면밀히 모니터링해야 합니다.

X선 천문학을 넘어 적외선 망원경을 태양 동기 궤도에 배치하는 NASA의 NEOWISE(Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer) 임무가 올해 7월 31일 공식 종료되었습니다. 이 망원경은 이후 11월 1일 지구 대기권에 재진입할 예정이다. 2009년 WISE(Wide-field Infrared Survey Explorer)로 처음 출시된 WISE는 2011년 2월 임무를 완료했지만 2013년 NEOWISE로 재활성화되었습니다.

외계행성 WASP-121 b와 그 모항성인 WASP-121에 대한 작가의 인상. 출처: NASA, ESA, Q. Changeat et al., M. Zamani (ESA/Hubble)

허블 우주 망원경과 제임스 웹 우주 망원경은 한 해 동안 계속해서 획기적인 관측을 했습니다. 허블은 지난 1월 먼 외계행성 대기권 내에서 날씨 패턴을 관측하는 데 사용됐고, 7월에는 센타우루스자리 오메가 구상성단 내에서 희귀한 블랙홀을 발견하는 데 사용됐다.

한편, 웹의 엄청나게 강력한 적외선 장비들은 지난 2월 SN 1987A라는 이름의 젊은 초신성의 잔해 속에서 중성자별을 발견한 후 처음으로 중성자별의 직접적인 증거를 수집했다. Webb은 또한 갈색 왜성에서 오로라를 발견하고, 질량이 낮은 별 주위의 탄소가 풍부한 원시 행성 디스크를 식별하고, 목성의 대적점 위의 대기에서 이전에 볼 수 없었던 대기 특징을 발견하고, 직접 이미지화한 가장 춥고 오래된 외계 행성을 이미지화했습니다.

허블과 웹은 함께 2024년에 다양한 관측에 사용되었으며, 특히 우주에서 가장 오래된 은하 중 일부에 대한 최초의 분광 관측을 수집하는 데 사용되었으며, 일부는 우주의 첫 10억 년 동안 태어났습니다. 이 은하들은 우주의 재이온화(reionization)의 산물로 생각된다 - 우주의 어둡고 별이 없는 시기로, 수소 가스의 짙은 안개가 우주를 뒤덮고 최초의 별들이 그들 주변의 수소 가스를 이온화하기 시작했다.

일식과 극한의 태양 활동

아메리카 대륙은 2024년에 두 번의 일식을 경험하는 행운을 누렸습니다: 하나는 개기일식이고 다른 하나는 금환일식입니다. 북아메리카가 가장 먼저 일어났고, 4월 8일에는 멕시코에서 캐나다까지 대륙을 가로지르는 개기일식이 일어났다. 일식 경로는 태평양에서 시작하여 멕시코 서부 해안을 따라 육지로 건너갔습니다. 달의 그림자는 멕시코를 통과한 후 미국 텍사스 주에 들어와 오클라호마, 아칸소, 미주리, 일리노이, 인디애나, 오하이오, 펜실베이니아, 뉴욕, 버몬트, 뉴햄프셔, 메인을 아우르는 경로를 따라갔다. 그 그림자는 잠시 캐나다로 건너갔다가 육지를 빠져나와 대서양 위로 이동했다.

https://youtu.be/teUtSBS8sLA

그 해의 두 번째 일식은 남아메리카의 남쪽 끝을 가로지르는 금환 일식이었다. 달의 그림자는 주로 탁 트인 태평양 위에 머물렀지만, 달의 끝에는 칠레 남부와 아르헨티나를 통과했습니다.

2024년에는 태양이 11년 주기에서 최대 단계에 도달하여 지구 전역에서 전례 없는 수준의 태양 활동을 볼 수 있고 느낄 수 있습니다. 이 엄청난 태양 활동은 일년 내내 지속되었지만, 여러 차례의 태양 플레어와 코로나 질량 방출(CME)이 연속적으로 발생했던 5월에 절정에 달했습니다. 이러한 플레어와 CME의 대부분은 지구 방향으로 날아갔고, 이러한 사건 동안 분출된 하전 입자가 지구의 자기권과 상호 작용했을 때 중요하고 강렬한 오로라가 지구를 뒤덮었습니다. 사건 이후 측정한 결과, 지구는 지난 20년 동안 가장 강력한 지자기 폭풍을 겪었으며, 지구 전역에서 관측된 많은 오로라가 500년 동안 볼 수 있는 가장 강력하고 두드러진 것으로 나타났습니다.

다음 단계: 우주 과학의 2025년

2024년과 마찬가지로 내년에도 달 착륙을 여러 차례 시도할 것입니다. 올해는 4번의 달 착륙이 계획되어 있으며, 이를 위해 모든 착륙선은 상업 제공업체에서 제작하고 운영합니다.

처음 두 대는 1월에 발사될 것으로 예상되며 Falcon 9을 공유합니다. 이번 발사에 참여한 승객 중 한 명은 파이어플라이의 블루 고스트 착륙선으로, 이 착륙선은 파이어플라이의 첫 달 착륙 시도가 될 예정이다. 이 착륙선은 NASA, 상업 파트너, 대학 및 기타 연구 기관을 위한 10개의 장비를 운반합니다.

블루 고스트는 일본 회사 아이스페이스(ispace)의 하쿠토-R 미션 2(Hakuto-R Mission 2)와 함께 비행할 예정이다. 이는 2023년 첫 번째 하쿠토-R 미션 이후 아이스페이스의 두 번째 달 착륙 시도로, 착륙선은 달 표면 5km 상공에서 추진체를 고갈시킨 후 달에 충돌했다. 두 번째 하쿠토-R 미션의 탑재체는 소형 탐사선, 3개의 실험, 2개의 기념 탑재체입니다.

엔지니어들이 플로리다로 배송하기 위해 Hakuto-R을 준비하고 있습니다. (제공: ispace)

올해 하반기에는 인튜이티브 머신(Intuitive Machines)이 또 한 번의 달 착륙을 시도할 예정이다. Nova-C의 탑재체 중 하나는 NASA의 PRIME-1(Polar Resources Ice-Mining Experiment-1)로, 착륙선에 영구적으로 부착될 것입니다. PRIME-1은 수질 분석을 위해 표토를 추출하고 굴착된 재료에서 빠져나가는 휘발성 가스를 연구하기 위해 표면을 뚫습니다. IM-2는 2월 말에 발사될 예정이다.

올해 말쯤 발사될 예정인 아스트로보틱의 그리핀 착륙선은 2025년으로 계획된 마지막 달 착륙이다. 앞서 언급했듯이 NASA의 VIPER 탐사선은 더 이상 이 임무를 수행하지 않을 것으로 예상됩니다.

NASA의 Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer(SPHEREx)는 2월에 발사될 예정입니다. 이 우주 망원경은 적외선으로 하늘을 연구하고 102가지 색상 또는 다양한 파장의 빛으로 별과 은하를 관찰합니다. 천문학자들은 하늘 전체를 매핑하여 행성계에서 생명의 성분을 찾고 우주의 기원과 은하의 역사를 탐구하기를 원합니다.

3월에는 화성과 관련된 여러 이정표가 계획되어 있습니다. Europa Clipper와 Hera는 모두 붉은 행성 옆을 비행하고 중력을 사용하여 궤도를 변경합니다.

NASA는 봄에 ESCAPADE(Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers)를 화성에 발사할 계획이므로 화성에 대한 또 다른 임무가 거의 같은 시기에 시작될 수 있습니다. 원래 이 임무는 2024년 9월로 예정되어 있었지만 발사체인 블루 오리진의 뉴 글렌(New Glenn)의 지연으로 인해 ESCAPADE 임무는 발사 창을 놓쳤습니다.

https://youtu.be/aE3ixq2yrcw

4월에는 NASA의 루시(Lucy) 우주선이 소행성 도널드요한슨(Donaldjohanson)을 지나 목성 트로이 목마 소행성으로 향할 예정이다. 루시는 2024년 11월 중력 지원을 위해 지구를 지나갔고, 이전에 소행성 디니케시를 연구한 결과, 이 위성에 접촉 쌍성이라고 불리는 두 개의 접촉 물체로 구성된 달이 있다는 것을 밝혀냈습니다.

마지막으로, 내년에는 태양과 태양의 영향력을 연구하기 위한 여러 임무도 시작될 것입니다. 첫 번째는 NASA의 PUNCH(Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere)로, 2월에 SPHEREx와 함께 발사될 예정입니다. 태양권을 연구하기 위한 또 다른 임무인 NASA의 성간 매핑 및 가속 탐사선(IMAP)은 9월에 발사될 것으로 예상됩니다.

태양풍과 태양풍이 지구와 어떻게 상호 작용하는지 연구하기 위해 NASA의 TRACERS(Tandem Reconnection and Cusp Electrodynamics Reconnaissance Satellites), TSIS-2(Total and Spectral Solar Irradiance Sensor 2), EZIE(Electrojet Zeeman Imaging Explorer)가 모두 내년에 발사될 예정입니다. 유럽우주국(ESA)과 CAS는 올해 말쯤 발사될 예정인 태양풍 자기권 전리층 링크 익스플로러(Smile)라는 유사한 임무를 위해 협력하고 있다.

(리드 이미지: 왼쪽 상단: 4월 8일 개기 일식의 단계를 보여주는 합성 이미지(제공: NSF의 Tyler Gray). 오른쪽 위: Perseverance가 최근에 샘플링한 Cheyava Falls 바위와 함께 셀카를 찍고 있습니다(제공: NASA/JPL-Caltech/MSSS). 왼쪽 아래: 목성 주위를 공전하는 유로파 클리퍼(Europa Clipper)에 대한 아티스트의 묘사(제공: NASA). 오른쪽 아래: 나선은하 NGC 5468의 허블과 웹 합성 이미지(제공: NASA/ESA/CSA/STScI/Adam G. Riess))

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