우주선은 어떻게 길을잃지않고 목적지에 도달할 수 있을까?

현재 나사의 OSIRIS-REx는 작년 말에 소행성 베누에 도착해서 탐사 중인 소행성 탐사선입니다. 베누는 지구 근접 천체로 당장은 아니지만 먼 미래에 지구에 충돌할 가능성이 있는 소행성으로 OSIRIS-REx는 이 베누에서 근접 촬영 후 물질을 채취해서 귀환한다고 합니다.  그런데 혹시 이런 탐사선과 관련된 뉴스를 보고 궁금증이 생기지 않으셨나요? '대체 우주선이 저런 소행성에 어떻게 찾아가서 궤도에 진입하고 착륙까지 하는 걸까?'와 같은 질문 말이죠.일단 베누는 지름이 500m도 되지 않는 크기를 지닌 소행성입니다. 현재 궤도에서 사실상 눈으로는 안 보이고, 지구궤도에서 탐사선에 달린 렌즈로 이 소행성을 찾는 것 또한 불가능합니다.

 

 

또한 눈에 보이는 크기라고 하더라도 지구는 태양을 공전하고 있고, 그 공전속도는 무려 초속30km/s입니다. 즉 시속 10만 km가 넘는 엄청난 속도(106,000km/h)로 공전 중입니다. 따라서 베누의 공전속도도 거의 시속 10만 km에 가깝습니다. 이러 속도라면 1초에 30km가 움직이는 속도니까 조금만 오차가 있어도 겨우 지름 500m밖에 안 되는 소행성 근처로 지나가는 것조차 힘들 겁니다. 따라서 아무리 정교한 계산으로 발사했다고 하더라도 우주선은 현재 자신의 위치를 정확히 알고 소행성의 위치까지 정확히 알아야 속도와  방향을 바꾸어서 무사히 소행성에 도착할 수 있을 겁니다. 대체 GPS도 없고, 사방이 빈공 간 뿐인 망망대해 같은 우주에서 어떻게 정확하게 목표를 찾아가는 걸까요?

 

*고대에 길을 찾아다녔던 방법

사실 이 이야기는 고대에 살던 사람들이 어떻게 길을 찾았는지부터 알아보아야 합니다. 문명이 발달하기전부터 방향을 알고 길을 찾는 방법을 아는 부족들은 다른 부족들보다 생존에 용이했습니다. 이들이 GPS 없이 방향을 찾는 데는 보통 태양과 달의 주기적인 움직임을 통해 대략적인 방향을 알 수 있었다고 합니다. 그런데, 놀랍게도 지금으로부터 약 3천 년 전에 폴리네시아 사람들은 겨우 통나무로 만든 배로 동남아에서 오세아니아 동쪽에 위치한 하와이까지 수천 km를 정확하게 항해했다고 합니다. 이들이 사용했던 방법은 아직까지도 전해 내려오고 있는데요, 낮에는 수평에서 떠오르는 태양과 달의 방향을 보고 항해했다고 합니다.

 

 

그런데, 이들이 정확하게 항해할 수 있었던 가장 큰 이유는 밤에 움직였기 때문입니다. 폴리네시아 사람들은 수천 년 전부터 밤하늘에서 별자리를 만들어서 사용했는데, 바로 이 별자리들의 위치로 방위를 매우 정확하게 알 수 있었다고 합니다. 지금은 GPS가 있어서 쓸모없다고 생각할 수 있지만, 그 누구도 별자리를 보는법만 익히면 태평양 한가운데서도 GPS 없이도 정확하게 우리나라로 찾아올 수 있다는 의미입니다. 소름 돋게도 이런 별자리 항법은 지그도 여전히 중요하 기술 중에 하나라는 겁니다. 맞습니다! 우주선 또한 우주공간에서 방향을 정확하게 예측할 수 있는 이유는 바로 폴리네시아 사람들이 3천 년 전 사용하던 별자리 항법 덕분입니다. 참고로 지금으로부터 50년 전에 아폴로 11호가 달에 착률한것을 안 믿는 사람들이 있지만, 실제로 우주 비행사들은 아무런 기계의 도움 없이 맨눈과 수동 조종으로 달로 갈 수 있을 정도로 별자리 항법을 교육받고 훈련받은 베테랑들이었습니다. 물론 실제로는 컴퓨터의 도움을 받았지만, 실제로 컴퓨터가 사용한 방법이 바로 별자리 항법이었죠.

 

 

 

*별자리 항법의 유용함

심지어 이 기술들은 군사과학기술에서도 사용되는데요, 현재 우리가 이용하는 유도미사일은 평소에는 GPS를 보며 목표를 찾아가지만, 날아가는 도중 GPS 신호를 받지 못할 경우를 대비하여 설비하였습니다. 크루즈(Cruise) 미사일은 낮에는 지표면의 사진을 찍어 위성사진과 비교하면서 현재 위치를 파악하지만, 한밤중에는 밤하늘으 별자리 사진을 근거로 날아가고 있는 방향을 추적한다고 합니다. 또한 이런 방법은 현재도 정밀도가 높아져서 여전히 긴밀하게 사용되고 있습니다. 그리고 아마 인간이 항성간 우주여행을 하는 미래에도 별자리 항법은 계속 사용될 예정입니다. 우주선을 타고 태양계가 아닌 다른 별로 갔을 때 밤하늘의 별자리가 전혀 다르게 바뀔 것이고, 워프를 하거나 웜홀을 이동하면서 길을 헤맨다고 하더라도 이 중 유명한 별들의 위치와 밝기만 추적하면 현재 은하계에서 어떤 위치에 있는지 정확히 알 수 있기 때문이죠. 우리도 밤하늘의 별자리를 익혀보는 게 어떨까요? 방향을 보고 동서남북을 알 수 있다는 게 생각보다 재미난 일이 될 겁니다.