위성 소호가 분명 태양의 새 모습 – Sciencetimes
2020 년 현재 독일, 프랑스, 영국, 오스트리아 등 22 개 유럽 국가가 회원국으로 참여하고있는 유럽 우주국 (ESA)은 지구 관측, 로켓, 우주 과학 등 9 개 분야에 연구를 진행하고있다. 특히 유럽 우주국은 미국의 우주 항공국 (NASA)의 디스커버리 프로그램과 뉴 프론티어 프로그램에 비교할만한 ‘호라이즌 2000 (Horizo n 2000) 계획」, 「호라이즌 2000 플러스 (Horizo n 2000+) 계획 “,”코즈 믹 비전 (Cosmic Vision) 계획 ‘등 3 개의 대형 장기적인 과학 임무를 준비하여 운영하고있다.
독일 다름슈타트에 위치한 ESA 운영 센터의 모습 © ESA / JürgenMai
“호라이즌 2000 계획 ‘과’호라이즌 2000 플러스 계획 ‘은 주로 우수한 과학 기술, 산업 리더십, 사회적 문제, 비행 기술의 실행의 4 개의 파트에서 약 100 쌍 이상의 예산이 편성 될 정도로 유럽 우주국에서 큰 관심을 기울이고 프로그램으로 가이아 (Gaia)와 로제타 (Rosetta) 등의 유명한 천문학 프로젝트로 구성되어있다. “코스 믹 비전 ‘프로그램은 상당수가 현재 진행형이며, 위의 3 가지 프로그램을 구성하는 모든 과학 미션은 크게 태양계를 탐험하는 「태양과 태양계 미션’과 성간 천문학을 연구하는 “천문 미션 ‘의 2 가지로 구분된다.
“호라이즌 2000″프로그램은 다시 5 개의 초석 미션 (Cornerstone missions)와 3 개의 중간 미션 (Medium-sized missions)로 구성된 ‘호라이즌 2000 플러스’프로그램은 3 개의 큰 프로그램으로 구성되어 있다. 이중 첫 번째 코너 스톤 미션에 선정 된 프로젝트는 태양 관련 프로젝트 중 사상 가장 성공한 또는 성공하는 낮은 태양 · 광구 관측 위성 (Solar and Heliospheric Observatory, SOHO; 이하 “소호 태양 관측 위성 ‘)과 지구 자기장의 연구 프로젝트의 클러스터 (Cluster)이다. “호라이즌 2000″프로그램은 장기적인 프로그램 인만큼 현재도 운영되고있는 미션이 많지만, 전술 한 소호 태양 관측 위성이 대표적이다. 위의 프로젝트는 유럽 우주 기관뿐만 아니라 미 항공 우주국도 함께 협력하고 참여하는 대규모 프로젝트이다.
소호 태양 관측 상상도 © ESA / NASA / SOHO
소호 태양 관측 위성
1995 년 12 월 2 일, 발사시의 무게 만 약 1,850kg의 중대형 급 소호 태양 관측 위성이 아틀라스 IIAS 로켓에 실린 채 태양을 향해 출발 한 후 태양과 지구의 중력의 균형을 이루는 점 이다 라그랑주 점 (Lagrange Point 직선상의 라그랑주 て : L1, L2, L3와 삼각 라그랑주합니다 : L4, L5)에서 태양에 가장 가까운 지점 인 L1에 도달했다. 이것은 약 지구에서 약 150 만 km 떨어진 곳이다. 소호 태양 관측 위성의 많은 관측 장비와 태양 전지판은 태양을 바라 수직면에서 L1을 중심으로하는 작은 타원을 그리면서 태양을 공전하고있다. 반대로, 통신 안테나가 지구쪽으로 향하고있다.
소호 태양 관측 위성은 태양의 일부 또는 전부를 개별적으로 관측 가능한 12 개의 관측 장비를 가지고있다. 이러한 대폭 코로나의 물리적 특성과 구조 등을 파악하는 코로나 진단 분광계 (Coronial Diagnostic Spectrometer) 자외선 코로나 그래프 분광계 (UV Coronagraph and Spectrometer) 극 자외선 망원경 (Extreme UV Imaging Telescope) 광각 분광 코로나 그래프 (Large Angle Spectrometer Coronagraph)와 코로나 내부 플라즈마의 특성과 자기장 등을 연구하는 태양 복사의 빛의 자외선 측정기 (Solar UV Measurement of Emitted radiation)와 마이 켈슨 도플러 영상 (Michelson Doppler Imager)와 태양풍 이온 / 전자 구성 와 흐름을 조사하는 전하 원소, 동위 원소 분석 (Charge, Element, Isotope Analysis), 입자 분석기 (Energetic Particle Analyser), 슈퍼 열 입자 분석기 (Suprathermal & Energetic Particle Analyser) 태양풍 이방성 측정기 (Solar Wind Anisotropies) 마지막으로 태양의 중심 핵을 연구하는 저주파 진동 측정기 (Global Oscillations at Low Frequencies)와 태양 발광 변화 측정기 (Variability of Solar Irradiance) 등으로 구성되어있다.
소호 태양 관측 위성의 본래 임무 수행 기간 인 2 년간 12 개 주요 관측 장비에서 태양의 활동을 실시간으로 관측 한 후 데이터를 지구로 전송하고이를 통해 지역에서는 태양 표면의 폭발 현상과 코로나 물질 방출이 지구에 영향을 예측하는 연구 할 수 있었다. 과학자와 기술자들은이 위성이 예정되어 2 년간의 임무를 훌륭히 마치고 멋지게 본업을 할 수있는 것에 착안하여 위성의 임무 기간을 대폭 연장하기로 결정했다.
이 과정에서 기기의 소프트웨어를 업데이트 교체하는 과정에서 위성에 탑재 된 3 개의 자이로 스코프 부분이 동시에 고장 위성이 안전 모드로 전환되는 사고가 발생했다. 처음 프로그램 된대로이 상황에서는 위성은 모든 관측을 중단하고 지구에서의 지시를 기다리고 있었지만, 자이로 스코프 고장으로 지구를 향하고 있던 안테나가 지구를 향해 않았는데, 모든 통신이 중단되어 버렸다.
많은 과학자와 기술자들은이 문제를 해결하기 위해 노력한 1 개월 소호 태양 관측 위성에서 반사되어 지구에 도달하는 일정한 신호에 따라, 위성의 현재 상태를 예측했다 하고 자이로 스코프 외에 다른 장치는 전혀 이상이 없음을 알았다. 또한 자이로 스코프의 외부에 의한 안테나가 지구를 향하고 있지 않고, 태양 전지 패널도 태양을 향하지 않은 전력 생산 자체가 중단 된 것을 알아 냈다.
이에 따라 태양의 위치가하지만 고쳐 기다리고 위성을 충전시켜 고장난 자이로 스코프를 이용하지 않아도 새로 업데이트 된 소프트웨어를 이용하여 6 개월 만에 기기를 다시 완전히 정상화시킬 수 했다. 이후 12 개의 기기의 모든 현재도 25 년 가까이 정상 운용중인 태양 표면의 대규모 지진 등을 처음으로 촬영하고 지구로 전송하는 등 우리에게 지금까지 미지의 영역이었다 태양 일반주기적인 정보를 제공하여 주었다.
태양의 대기에서 뿜어 져 나오는 거대한 밝은 플라즈마의 형태로 분출 분출되는 필라멘트 광각 분광 코로나 그래프를 이용하여 2015 년 4 월에 찍은 © ESA / NASA / SOHO
소호 태양 관측 위성이 궁금증을 풀어 시작
소호 태양 관측 위성의 첫 번째 성과라면 태양은 일반적으로 11 년의주기를 기점으로 활동 구쿠데기와 작은 기계 반복되는 것을 밝혔다는 점이다. 구쿠데기 태양 표면은 수많은 흑점이 관측되었으며, 플레어 현상도 종종 볼 수 있었다. 한편, 극소 기시 흑점이 거의 나타나지 않지만 발견되었다. 또한 위성에 탑재 된 극 자외선 망원경을 통해 극 자외선 영역의 빛을내는 태양 대기권 전이 영역과 코로나를 자세히 관찰하고이를 통해 알게 된 태양의 모습은 지금까지 알려진 것보다 훨씬 동적 인 것을 알아 냈다. 태양 활동 극소 기도 매우 활발하고 격렬한 활동을하고 있었기 때문이다. 이것은 소호 태양 관측 위성이 오랫동안 운용되고 있기 때문에 가능했던 연구였다.
또한 아직 베일에 싸여있는 대표적인 태양의 궁금증 수백만 것으로 이르기 코로나의 온도가 태양의 표면 온도보다 훨씬 높은 원인에 대해 간접적 인 이유를 제시했는데 이는 태양 표면의 대규모 지진이 발생할 수 있다는 사실이다. 열역학의 법칙에 따르면, 열은 항상 높은 온도에서 낮은 온도쪽으로 흐르게되는데, 태양은 정반대의 상황이 연출되고 있기 때문에, 코로나의 온도를 상승시키는 다른 가열의 원인이 존재 있어야한다. 이러한 오랜 의문을 낮은 태양 관측 위성이 처음으로 풀어 시작했다.
내 꼴 순 도플러 영상기를 이용하여 태양 표면의 자기장을 관찰 한 결과, 태양 표면에 항상 존재하는 작은 자기장이 존재하는 것으로 나타났다했고, 수많은 자기장의 고리가 충돌하면서 자기장 이 가지고 있던 에너지가 방출되어 코로나을 지속적으로 가열시키고있다 가설을 내놓았다. 콜롬비아 대 마이클 한과 울프 사빈 연구팀은 이러한 코로나의 온도를 상승시킬 수있을 정도의 에너지를 가지고 있다는 연구 결과를 내면서 위의 가설은 더 힘을 받게되었다 .
또한 흥미롭게도, 태양을 지속적으로 관측하고 있던 태양 발광 변화 측정기를 통한 태양의 밝기가 수시로 변화하는 것을 발견 한 이는 거의 선 그레이 징 혜성이라는 점을 밝혔다 . 산 글레이저 (Sungrazing Comet)는 혜성의 궤도의 근일점이 태양과 매우 가까운 혜성을 말한다. 따라서 일반적인 보통 혜성도 궤도 경사각이 크게 근일점이 태양과 가까워 질 경우 태양의 중력 때문에 산 글레이저가 될 가능성이 존재한다.
태양의 표면에서 불과 수천 km 떨어진 곳까지 접근 할 선 그레이 징 혜성은 태양에 의해 완전히 또는 부분적 증발 할 수있다. 2020 년 6 월 시점에서 낮은 태양 관측 위성의 관측만으로 3999,4000 혜성을 발견 하여서 화제가됐다. 현재까지 알려진 혜성의 거의 절반은 소호 위성이 발견 이중 선 그레이 징 혜성은 약 90 % 정도를 차지하고있다.
소호 태양 관측 위성에 의해 발견 된 3999,4000 혜성 © ESA / NASA / SOHO
태양을 연구하려면 아마 전 인류를위한 일이다. 우리 태양계의 유일한 별이기도하지만 지구에 미치는 태양의 영향은 실제로 거대한이기 때문이다. 인류는 어떤 태양의 변화를 관찰하여 향후 발생할 수있는 태양의 변화에 대응하려고하고 이것은 인류가 어떻게 안전 지구에서의 생활을 할 수 있는지 여부와 직결 된 문제이다.
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