스크랩 기타 50년 전 미국 달착륙선의 첫 실험은 유럽의 실험과제

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[요약] 미국이 발사한 아폴로11호는 달 표면에 인류가 최초로 착륙한 우주비행선이었다. 하지만 당시 미국이 달에 깃발을 꼽기 전에 스위스의 실험을 위해서 알루미늄 호일 시트가 달에 꽂혔다. 이는 스위스 물리학자 요하네스 가이슬러가 태양풍 합성 실험을 위해서 준비한 장비였다. (2019.8) 

태양풍 합성 실험은 아폴로11호 우주비행사들이 달 표면에서 최초로 실시한 실험이었다. 이 실험을 실시한 주요 연구원은 세계적인 스위스 물리학자 요하네스 가이슬러였다. 

스위스 베른대학교와 스위스 국립과학재단에 의해 수행된 태양풍 합성 실험은 간단하지만 거대한 과학적 가치가 있다. 아폴로11호가 수행한 실험 중 유일하게 미국인이 아닌 학자가 실시한 이 실험은 달에 착륙하는 임무를 수행할 때마다 매번 실시된 유일한 실험이다. 1.4m × 0.3m 크기의 알루미늄 호일 시트가 태양과 마주하는 극점에 고정되어 있다. 

- 태양풍 합성 실험을 위해서 장비를 준비하는 올드린. 출처: 유럽우주국.

과학적 논증과 외교적 수단을 조합하면서, 요하네스 가이슬러는 심지어 미국 항공우주국(NASA)을 설득해서 미국 국기를 펼치기도 전에 스위스가 만든 태양풍을 마주하는 돛을 펼치는데 성공했다. 이는 알루미늄 호일 시트의 노출 시간을 최대한 늘리기 위해서 필요한 일이었다. 

이 작업을 시작하기 전에 누군가 농담조로 스위스 깃발을 알루미늄 호일 안에 부착하라고 제안했었다. 만약 이렇게 되면 인간이 달에 꼽았던 최초의 깃발이 스위스 깃발이 되는 셈이었다. 

요하네스 가이슬러는 이와 같은 실험을 통해 일종의 하전(荷電) 입자인 태양풍의 흐름을 연구했다. 그의 연구팀이 실시한 실험은 태양풍의 가스 성분을 최초로 측정하기도 했다. 이와 같은 데이터들은 태양계, 행성 대기,  태양풍 역학의 기원을 밝히기 위해서 경쟁하고 있는 다양한 이론을 증명하는데 도움을 준다. 

알루미늄 호일 시트는 아폴로11호에서 태양에 77분 동안 노출되었다. 이 시간 동안 태양풍 입자가 알루미늄 호일 시트에 박혔다. 그리고 이 호일은 지구로 귀환해서 실험실에서 분석되었다. 

아래는 우리에게 Q&A 시간을 허락한 요하네스 가이슬러와의 질의응답이다. 

요하네스 가이슬러와 아폴로 16호 태양풍 실험. 출처: 유럽우주국

Q: 아폴로11호에서 당신이 실시한 실험이 선정되기 위해사 어떤 과정을 거쳤나? 

A: 우리의 실험은 기대되는 중요한 과학적 데이터와 기술적인 이유 때문에 과제로 선정되었다. 불과 430그램의 가볍고, 전력이 필요없다는 점도 감안했다. 이런 특징은 우주비행사에게 임무를 부여하기 용이한 조건들이다. 

Q: 달에서 실험하면서 느낀 점은 무엇인가? 

A: 우주비행사들dl 무사히 착륙하고 버즈 올드린이 호일을 설치하는 모습을 보면서 안도감을 느꼈다. 물론 우주비행사가 안전하게 지구로 귀환할 수 있을지, 그리고 태양풍 합성실험 장치를 안전하게 지구로 되돌려 줄 수 있을지 생각할때는 극도로 불안감을 느끼기도 했다. 

Q: 직장이나 가정 등에서 어떠한 반응을 보였나? 

A: 당시 내가 머물렀던 미국과 유럽에서의 대중은 열광했다. 내가 익히 경험해보지 못한 열광적인 모습이었다. 

Q: 태양풍 실험에서 무엇을 발견 했나? 

A: 실험의 목적은 태양풍 이온 조성 구성요소를 측정하는 것이었다. 대기가 있는 지구에서는 불가능한 것이다. 태양풍 실험에서 사용한 호일 덕분에 달에서 태양풍 입자를 잡았고, 결국 지구에서 이를 측정할 수 있었다. 특히 헬륨,  네온, 아르곤 등 동위원소를 측정할 수 있었다는 점이 성과다.  이는 우주의 과거와 빅뱅이론에 대한 중요한 정보를 제공했다. 

요하네스 가이슬러 교수에게 경의를 표하기 위해서 스위스 베른에서 열린 행사. 출처: 유럽우주국.

Q: 향후 아폴로 임무나 혹은 지구 궤도에서 보다 많은 실험을 할 계획인가? 

A: 그렇다. 기존 임무는 거대한 성공이었고, 우리는 다음 아폴로 임무인 아폴로12, 아폴로14, 아폴로15, 아폴로16호에서 우주로 비행할 수 있는 기회를 가졌다. 달에서 실험하면서 태양풍 입자를 잡기 위해서 호일을 노출할 수 있는 시간은 갈수록 길어졌다. 

Q: 우주과학 분야를 형성하는 과정에서 당신은 상당한 역할을 했는데, 우주와 태양계에 대해서 여전히 답을 찾고 싶은 질문이 있나? 

A: 우리가 연구를 많이 하면 할수록 질문이 그만큼 많아진다. 우리 연구가 한계에 도달할 때마다 한 가지 주요한 이유가 있는 것 같다. 그것은 바로 인간의 뇌다. 

Q: 달 착륙 50주년을 어떻게 축하할 것인가. 

A: 우리는 지난 6월 스위스 베른대학에서 과학자, 우주비행사 찰스 듀크, 정치인 그리고 일반인들과 함께 멋진 기념 행사를 개최했다. 지난 7월 21일에는 내 아내인 카르멘과 함께 샴페인을 따르면서 인류가 달에 최초로 착륙했다는 사실을 축하하기도 했다. 

출처 - 한국과학기자협회

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