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올해, 목성을 향해 출발한 주스. 그런데 목성 궤도에 도착하려면 2031년이 되어야 한대요. 화성까지 8개월이 걸리는데, 왜 목성까지는 이렇게 오랜 시간이 걸리는 걸까요?

돌고 도는 긴 여정? 이유는 연료 절약!

2023년 4월 14일 발사된 주스는 지구 궤도에서 태양광 패널과 안테나를 펼친 뒤, 각종 장비를 점검하고 본격적으로 우주로 나아갑니다. 이때 주스는 목성을 향해 직선으로 비행하지 않고, 직선 길이의 11배에 이르는 긴 우회 경로로 날아갑니다. 중력을 이용해 연료를 아끼는 ‘중력 도움’ 방식, 일명 스윙바이(swing-by)를 하기 때문이에요. 

우주선이 행성에 가까이 다가가면 중력에 끌려 들어가며 속도가 빨라질 거예요. 중력 도움은  우주선이 행성의 공전 방향으로 행성을 탈출하며 추진력을 얻고 궤도를 조정하는 비행 방식이에요. 주스는 중력 도움 방식으로 금성을 한 번, 지구를 세 번 선회한 뒤 추진력을 얻어 2031년 7월 목성 궤도에 진입합니다. 이후 유로파와 가니메데, 칼리스토를 탐사하고, 2035년 말 가니메데에 추락하며 임무를 종료할 예정이지요.

후발주자 ‘유로파 클리퍼’가 더 먼저 간다!

2024년 10월, 미국항공우주국(NASA)은 목성 위성 유로파에 탐사선 ‘유로파 클리퍼’를 보낼 계획이에요. NASA가 달이 아닌 특정 위성만을 겨냥해 탐사선을 쏘는 건 이번이 최초입니다. 유로파 클리퍼는 내년 10월에 발사되지만, 주스보다 1년 더 이른 2030년 4월 목성에 도착해요. 이후 유로파에 50회 가까이 근접 비행하며 탐사를 진행하지요. 영국 오픈대학교 행성지질학과 데이비드 로터리 교수는 “유로파 클리퍼는 얼음을 관통하는 레이더를 이용해 얼음층이 얇은 구역을 찾을 예정”이라며, “이는 추후 발사할 유로파 착륙선이 얼음층을 직접 뚫고 바다를 탐색할 최적의 장소를 찾는 데 도움이 될 것”이라고 기대를 밝혔답니다.

“주스가 목성의 강한 자기장을 이겨낼 수 있을까요?”

목성은 강한 자기장을 뿜어요. 문제는 자기장 자체가 아니라 목성이 탐사 장비의 작동을 방해하는 고에너지 입자를 강하게 끌어당기는 것이죠. 이를 극복하기 위해 ESA와 NASA는 목성 주변의 고에너지 입자의 세기를 계산하는 모델인 ‘JOSE’를 이용해 대비했어요. 이전에 목성을 탐사한 우주 탐사선의 데이터를 분석한 값과 지식을 합쳐 예상되는 피해를 최소화하고 안정성을 높였어요. 우리의 작업이 올바른지는 2031년 이후에 확인할 수 있겠죠?(웃음)