지식채널 × 우주에게,우주로부터

지식채널 × 우주에게, 우주로부터 ㅣ EBS 지식채널e 시리즈
지식채널ⓔ 제작팀 지음 / EBS BOOKS / 2021년 12월

지식채널e

우주에게, 우주로부터

내가 사랑하는 지식채널e 새로운 책

당신은 우주에 대해 얼마나 알고 있습니까?

사실 고등학교때 지구과학 과목을 조금 더 열심히 공부했더라면 하는 후회는 있다.

그렇다고 다른 과목들을 열심히 했다는 이야기는 아니고.

어느 순간부터 지구과학 과목이 재미없어졌는데 굳이 알아야 할 필요가 있을까 싶은

너무 전문적인 내용까지 주입식으로 가르쳐서 그랬던 건 아닐까 생각이 된다.

이 책을 읽으면서 어찌보면 단편적인 지식들이지만 그래도 조금은 우주에 대한 호기심이 생기기 시작했다.

하나씩 펼쳐보자.

part1

우주에게, 인간으로부터

(1) 서른한 살 우주망원경 허블이 제임스에게 띄우는 편지

우주망원경 허블 많이 들어봤던 이름인데 제임스는 뭐지?

제임스는 허블을 대신하기 위하여 만들어진 새로운 우주망원경입니다.
허블은 1990년 4월에 지상 610킬로미터 상공 우주에 올려졌습니다.

허블의 거울지름은 2.4미터

95분마다 지구를 한바퀴씩 돌며 지금까지 지구에 150만장의 우주사진을 보내왔습니다.

하지만 더 많고 더 먼 우주를 관측하기 위해서는 허블은 한계가 있어 새로운 우주망원경의

필요성이 대두되었고 오랜 연구 끝에 만들어진 새로운 우주망원경이 제임스입니다.

제임스는 개발비용 약 100억달러, 개발기간 25년.

제임스는 지구에서 150만 킬로미터 떨어진 태양-지구 라그랑주L2지점(태양과 지구의 중력, 그리고 위성의 원심력이 상쇄되는 지점이라는 설명이 있습니다)에 위치합니다.

허블이 그나마 지구에서 우주비행사를 보내 수리가 가능했다면 제임스는 한번 쏘아올리면 다시는 인간이 찾아갈 수 없는 곳에 위치하게 됩니다.

제임스는 태양을 중심으로 돌며 행성과 태양계의 형성에 관한 더 다양한 지식을 선사할 것으로 예상되고 있습니다.

(2) 우리가 몰랐던 우주행성의 비밀

어릴 때 외웠던 수금지화목토천해명.

그런데 몇 년전 명왕성은 행성이 아니다라는 국제천문연맹의 결의로 행성의 지위를 박탈당했죠.

하지만 천문학자들은 태양에서 멀리 떨어진 곳에 아홉 번째 행성이 공전하고 있을 것이라는 추측을 여전히 하고 있다고 합니다.

(3) 우주로 향하기 전 알아야 할 지구의 비밀들

지구의 자전속도는 정확하게는 23.934시간

적도부근 지구의 둘레는 40,070킬로미터

40,070km ÷ 23.934시간 = 1,674.1873....

지구의 자전속도는 시속 1,674킬로미터

위도에 따라 다르기는 하지만 이건 생각했던 것보다 훨씬 빠르네요.

그럼 공전속도는

지구의 공전거리는 약 9억4,000만킬로미터

실제 공전주기는 365.25일

9억4,000만킬로미터 ÷ 365.25일 ÷ 24시간 = 107,233킬로미터

자전속도는 공전속도에 비하면 완전 굼벵이 수준이네요.

비행기속력이 시속 900킬로미터라고 하니 진짜 엄청난 속력이네요.

참고로 태양이 은하를 도는 속도는 시속 792,000킬로미터라고 합니다.

즉 자전, 공전, 태양의 움직임까지 고려하면 지구는 우주에서 시속 133만킬로미터의

속력으로 움직이고 있다고 합니다.

지구의 무게는 얼마나 될까?

1772년 영국 왕립학회에서 지구질량위원회가 구성되었습니다

진짜 영국은 정말 우리가 생각하기에 이상한 연구를 많이 하기는 합니다.

뉴턴의 만류인력법칙에 착안해 대략의 질량을 계산했지만 대략적인 계산이라 많은 반론에

부딪혔다고 합니다.

1797년 캐번디시라는 괴짜 과학자가 1년의 연구 끝에 지구의 질량을 6×10²⁴킬로그램으로 산출을 했고 현대 첨단장비의 측정값과 1%의 오차가 있었다고 합니다.

(4) 또 다른 지구와 생명체를 향한 끝없는 호기심

90년대 말부터 10여년정도 스타크래프트라는 게임이 엄청난 인기를 끌었다.

스타크래프트라는 게임의 기본배경이

지구가 더 이상 인류가 살기 힘든 시대가 되어 새로운 행성을 찾아 나섰는데

그 행성을 차지하기 위한 또 다른 외계생명체인 스스로 변태(이상한 짓거리 하는 그 변태말고

완전변태, 불완전변태 그런 생물시간에 배웠던 그 변태)하는 저그라는 종족과 고도의 과학기술이 발달한 프로토스, 그리고 태란이라는 인류. 이 세 종족간의 전쟁을 다루는 전략시뮬레이션 게임이었다.

생각해보면 영 말도 안되는 상황은 아니고 언젠가는 인류가 맞닥드리게 될 현실일 수도 있겠다는 생각을 해본다.

우리가 영화에서 접하는 외계인은 ET같은 형태이거나 에일리언 또는 터미네이터(터미네티어는 외계인이 아닌가?) 식의 기계인간등인데 실제로는 본 사람이 아무도 없으니 누구나 상상할 수 있는 존재이기는 하다.

인류가 찾아낸 2,600개의 행성중에서 생명체가 존재할 것으로 예상되는 행성은

지구에서 1,400광년 떨어진 케플러452b라는 행성이다.

지구지름의 1.6배 공전주기 385일. 행성표면에 액체상태의 물이 존재할 수 있는 골딜록스 존에 위치하고 있다고 한다.

하지만 거리가 너무 멀고 그나마 가까운 곳에는 화성이 존재하는데 화성은 초창기 지구와 많이 닮았다고 한다.

그래서 일론 머스크같은 사람들이 화성에 이주해서 살자고 프로젝트를 가동하고는 하는가 보다.

1960년대부터 사람들은 외계생명체를 찾기 위해 노력했다.

그중에서는 SETI(Search for Exrea-Terrestrial Intelligence)라는 프로젝트가 가장 유명하다.

언론에서 가끔 들어보았던 명칭이다.

초창기에는 국가의 지원을 받았지만 쓸데없는 공상에 예산을 낭비한다는 미국의회의 주장에 지원은 중단되었지만, 1995년 컴퓨터과학자 데이비드 게디가 전세계에 있는 개인들의 컴퓨터를 연결해서 세티프로젝트를 이어가자고 주장해서 500만명의 개인이 참여했고 2020년 3월 31일 축적된 연구성과를 분석하기 위해 세티앳홈은 마무리 되었지만 세티앳홈은 ‘브레이크스루 리슨’이라는 새로운 이름으로 여전히 외계신호 추적 프로젝트를 하고 있습니다.

part2

뉴 스페이스 시대, 우주를 향한 도전

(1) 화성은 제2의 지구가 될 수 있을까?

아마존의 전 CEO인 제프 베이조스, 일론 머스크등 이미 여러명의 억만장자들이 우주관광의 시대를 열어 2021년 9월 스페이스X는 전문 우주비행사 없이 일반 관광객 4명만으로 사흘간 575킬로미터의 높이에서 우주를 여행하고 돌아왔습니다.

지구와 가장 흡사하다는 화성은 현재는 인류가 살기 힘든 곳.

화성은 지구 질량의 10분의 1, 지구와 비슷한 자전기울기, 자전주기는 24시간 37분, 공전주기는 1년 10개월. 평균기온은 영하 63도. 대기압은 지구의 1%미만.

하지만 사람들은 화성을 지구 생명체가 생존할 수 있는 환경조건으로 바꾸는 테라포밍을 하자고 합니다.

테라포밍이란 지구가 아닌 다른 행성을 지구의 대기 및 온도, 생태계와 비슷하기 바꾼다는 것입니다.

이미 마스2020이라는 계획으로 화성탐사는 시작되었습니다.

(2) 우주쓰레기, 누가 치워야 하나?

대한민국에는 기레기가 있는데 우주에는 우주쓰레기가 있군요.

1957년 소련이 최초로 인공위성을 발사한 이후 인류가 수십년간 쏘아올인 로켓, 인공위성, 우주선 등등 현재 우주에는 10센티이상의 우주쓰레긴는 약 3만개, 그보다 작은 것은 90만개로 추정되고 있습니다.

이게 뭐가 무섭냐구요?

위에서 보듯이 지구의 자전과 공전속도를 생각하신다면 이 우주쓰레기들의 속력도 대충은 예상가능하시겠지요.

최대 초속 8킬로미터로 날아다니고 있습니다.

인공위성끼리 부딪치고 충돌하고 파편이 또 파편과 부딪치고 해서 쓰레기는 점점 늘어나고 있습니다.

2019년의 발표에 따르면 인공위성 8,950개 중에서 지구궤도를 돌고 있는 약 5천개의 위성중에서 작동중인 것은 1,950개. 그럼 나머지는 전부다 우주쓰레기인 셈이죠.

작년(2021년)5월에 중국의 창정5B 로켓의 추락소식으로 한때 시끌시끌했었죠.

다행히 인도양으로 떨어졌지만 20톤짜리 로켓이 땅으로 떨어졌다면 아마 어마무시했을겁니다.

(3) 스푸트니크1호에서 누리호까지

1957년 10월 4일 소련이 인류 최초로 인공위성 스푸트니크 1호를 쏘아 올린 이후 전세계는 우주개발에 뛰어 들었는데 한국은 무엇을 하고 있었을까?

김기용이라는 사람을 아십니까?

아직도 가난에 시달리고 있던 50년대 스푸트니크1호의 발사소식에 고무된 그는 대학진학도 포기하고 입학금으로 받은 8만환(지금가지 144만원)으로 로켓연구와 제작에 몰두해 1958년 3월 16일 비록 작고 보잘 것 없지만 로켓발사에 성공합니다.

충북 증평에서는 조중석이라는 청년이 37.5센티미터, 2.25킬로그램의 4단 로켓을 제작해서 발사에 성공. 눈으로 관측할 수 없을만큼(그때 당시 한국에 관측장비가 있었을 리가 없었겠죠)치솟았다고 합니다.

그렇게 청년들의 열정으로 2013년 나로호가 발사되었고(다들 아시죠, 러시아 발사체를 빌린거라고 엄청난 비난을 받았었죠) 드디어 2021년 10월 한국이 자력으로 개발한 최초 발사체인 누리호가 발사되었습니다.

물론 마치막 목표궤도에 안착은 못했지만(이거 못했다고 기레기들이 엄청나게 씹어댔었죠), 처음한 것 치고는 너무나도 큰 성공이었다고 생각합니다.

우리나라도 이제 독자적인 발사체를 보유한 국가로 인정을 받았고

그로 인해 ‘아르테미스 프로젝트’(2024년까지 달에 우주인을 착륙시키고 2028년에 기지를 건설하는 목표)에도 참여하게 되었습니다.

part3

우주시대를 위한 과학자들의 아이디어

(1) 아주 긴 실험

1927년이 시작된 실험.

역청(이게 뭔지는 잘 몰라요-아스팔트의 주성분으로 석유가공물, 망치로 내려치면 부서지지만 점성이 매우 높은 액체라고 함)은 고체일까? 액체일까? 라는 질문을 해결하기 위한 실험.

역청방울 떨어뜨리기 실험.

첫 번째 역청방울 8년 2개월

두 번째 역청방울 8년 2개월

이후 실험자인 토머스 파넬교수는 세상을 떠나고 실험은 잊혀졌지만 1961년 실험실 구석에 방치되어 있는 오래된 실험기구를 찾아내고 실험을 계속 진행하여 90년이 지난 지금까지도 실험은 진행중이라고 합니다.

2014년 스코틀랜드 에든버러 대학에서는 박테리아의 수명을 알아보기 위한 ‘500년 실험 프로젝트’를 시작하여 이 실험은 2514년에 마칠 것으로 계획되어 있습니다.

현대 로켓의 아버지 로버트 고더드는 1926년 액체연료로켓을 최초로 발사한 과학자이지만 ‘몽상가’라는 조롱을 당했으며 1926년 <뉴욕타임스>는 ‘맹신에 의한 심각한 왜곡’이라는 사설로 고더드를 ‘고등학생 수준의 기초 지식도 갖추지 못한 과학자’라고 조롱했지만 1969년 아폴로 11호가 달 표면에 착륙했고 <뉴욕타임스>는 고더드를 혹평했던 기사를 취소하는 사과문을 발표했다(이런거 보면 외국은 참 대단해요. 50년 전의 기사까지도 사과를 하는 거 보면 말이죠. 한국의 기레기와 찌라시들도 제발 이런 것 좀 배워요. 어제의 기사와 오늘의 기사가 정반대의 말을 하고 있으면 어쩌란 말인가요?)

(2) 미지의 세계를 가로지르며 우주항해의 돛을 올리다

많이 들어봤던 보이저1호와 2호 이야기입니다.

보이저1호

1977년 9월에 발사되어 650일 후에 목성에 도착하여 한달동안 목성을 탐사하고

1년후 토성 12만킬로미터까지 접근 토성의 비밀을 밝힌 후

현재 지구에서 210억킬로미터(빛의 속도로 20시간-이렇게 쓰고보니 별로 멀어보이지는 않네요)거리의 심우주를 여행하고 있습니다.

약 300년 후에는 지구와의 연결이 끊어진 채 우주 어딘가를 비행할 예정이고 7만년(7만년이라구요?헐~대박)후에는 18광년(이것도 이렇게 쓰고보면 멀어보이지는 않아요)떨어진 기린자리 글리제445라는 별을 지날 것이라고 합니다.

이후 10억년(진짜 미친 10억년이라구요)이상 계속 우리 은하의 중심을 돌것이라고 합니다.

보이저2호는 보이저1호보다 보름먼저 보이저1호와는 반대방향으로 발사되어 180억킬로미터 떨어진 성간우주에 진입을 했다고 합니다.

인류가 만든 비행체로 가장 먼 거리에 도달한 보이지2호는 40년간 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 찾아 우저 여행을 하고 있으며 역시 성간공간으로 건너갔다고 합니다.

(3) 우주 생활에서 가장 골치 아픈 것은?

우주인은 무엇을 먹으며 대변은 어떻게 처리했을까?

(4) 또 다른 우주, 그곳에 닿고 싶다

심해 이야기입니다.

달보다 가기 어려운 곳. 달에 다녀온 사람은 12명이지만 수심 11,000미터 심해를 다녀온 사람은 겨우 3명

수심 200미터가 넘으면 빛이 아주 조금 닿고 1,000미터가 넘으면 한줌의 빛도 들어오지 않는 절대 암흑 세계 ‘무광층’

수심이 10미터 깊어질때마다 1기압씩 높아지는 수압으로 수심 11킬로미터 바다는 초대형 여객기 50대가 짓누르는 무게를 견뎌야 하기 때문에 우주선보다 더 힘들다는 심해의 세계

그 어떤 생명체도 없을 것이라 여겼던 심해에는 약 33만종의 해양생물이 있다고 기록되어있지만 2010년에 발표된 유엔환경계획의 보고에는 지금까지 인류가 탐험한 심해는 전체 심해의 5%에 불과하다고 한다.

part5

나는 오늘도 ‘우주’를 향해 떠난다

(1) 우주를 꿈꾸는 몽상가를 위한 여행가방

‘만약 당신이 달에 간다면 무엇을 가져갈 건가요?’

잠시만 상상의 나래를 펼쳐보아요.

(2) 칼 세이건의 마지막 편지

“화성 탐사선에 마이크를 달아주십시오. 단 몇분의 소리라도 화성에 대한 소중한 연구 자료가 될 것이며, 사람들은 화성에 큰 관심을 두게 될 것입니다.”

시민들의 자발적 기부금 10만달러로 제작한 특수 녹음장치

1999년 1차 시도 착륙선 추락으로 실패

2008년 두 번째 테스트도 녹음 마이크가 통신 장애로 실패

2021년 2월 19일 드디어 화성 토양 수집 탐사로버트 ‘퍼서비어런스’가 수집한 화성의 바람소리 18초. 이는 토양 샘플이 지구에 도달하는 10년과 맞먹는 시간 이라고 합니다.

(3) 불가능을 향한 도전을 멈추지 않는 사람들

캐서린 존슨

2016년 개봉된 <히든 피겨스>의 주인공

흑인이며 여성이라는 편견과 차별을 딛고 천부적인 수학능력으로 나사에서 최고의 능력을 발휘한 학자.

IBM 슈퍼컴퓨터조차 구현할 수 없었던 궤도 비행의 계산을 해냄으로 IBM컴퓨터 계산의 검증은 그녀를 통해서만 가능했었고 그녀가 마지막으로 검토하고 OK 사인이 있어야만 궤도비행은 시작할 수 있었습니다.

현재 각종 궤도계산을 책임지는 나사의 산하 연구시설의 이름은 ‘캐서린 존슨 계산연구소’입니다.

거스 그리섬, 에드워드 화이트, 로저 채피다

이 세 사람은 아폴로1호의 우주인이었습니다.

아폴로1호는 1967년 1월 시험도중 화재가 발생해 세명 모두 사망하고 말았습니다.

우리가 암스트롱만 기억하고 있을 때, 기억의 저편에서는 동료들의 죽음을 보면서도 묵묵히 임무를 수행한 수많은 사람들이 있었음을 알아야 합니다.

아폴로 1호는 우주비행사가 사망했고 아폴로 5호는 로켓이 추락했으며, 아폴로 6호는 로켓엔진에 이상이 생겼습니다.

인류 최초로 달 궤도에 오른 아폴로 8호의 우주비행사는 프랭크 보먼, 제임스 러벌, 윌리엄 앤더스. 그들은 달 착륙선 없이 떠나왔기 때문에 언젠가 도착할 다른 우주선을 위하여 착륙 예상지점의 사진을 찍는 것 밖에 하지 않았습니다.

(4) 우주여행의 순례자들이 남긴 메시지

코페르니쿠스 “지구는 태양을 중심으로 돈다.”

갈릴레오 “이전에 한 번도 보지 못했고, 이미 알려진 옛 별들보다 100여 배나 많은 별들을 나는 보았다.”

갈릴레오와 코페르니쿠스는 우주의 법칙을 알기 위해 목숨을 걸어야 했습니다.

스티븐 호킹 “고개를 들어 별들을 보세요, 제발 당신의 발만 보지 말고...”

루게릭 병 진단 후 2년밖에 남지 않았다던 삶을 55년간 살아낸 스티븐 호킹은 생을 마감하는 순간에도 지구와 우주의 미래를 염려했다.

100년 남짓한 인간의 수명동안 우리는 우주에 대해 거의 대부분을 모른 채 생을 마감하지만 그런 순간에도 우주에 대해 끊임없이 공부하고 꿈꾸면서 우주가 보내는 메시지에 주목해야 한다.

칼 세이건의 <코스모스>의 ‘창백한 푸른 점’에서 느끼듯이 광활한 우주속에서 먼지같은 존재인 인간을 느끼고 스스로 존재에 대해 겸손해져야 하며 이로써 지구가 당면한 문제들을 해결해 낼 힘을 가지게 될 것이다.