나의 이야기
코스모스: 가능한 세계들 8장 카시니의 희생 요약
무거운 빈가방
2020. 10. 19. 00:16
8장 카시니의 희생
<카시니호의희생> 다큐를 보다가 찍은 사진 : 토성대기권으로 들어가서 스스로 산화하는 장면
카시니호가 토성에 대해 알려준 내용들은 엄청난 것이다. 망원경 등으로 본 태양계의 모습을 좀 더 정확하게 그리고 우리가 몰랐던 것들도 사진을 찍어 보낸다.
여기에는 하위헌스, 카시니 같은 과학자들의 노력이 밑받침되었다.
그런데 이 장의 주인공은 알렉산드 세르게이로 일부를 살다가 소련정부의 감시에 견디지 못해 유리 콘드라듀크로 몰래 개명한 사람이다.
그는 러시아 혁명 당시 <백군>편에 서는 바람에 인생 망쳤다. 인민의 적이 되어 그 무엇도 할 수 없었다. 그가 할 수 있는 일은 전쟁에 참여하는 것이 거의 유일한 것. 그래서 전쟁터에서 결국 죽는다. 그가 못 하나를 써서 엄청나게 큰 엘리베이터를 만들었으나. 이 기적 같은 일이 사람이 할 수 없는 일이라 하여 더 감시를 받고 억압 받는다.
세상에!
누누이 말하지만 독재란 이런 것이다.
독재를 오래 겪은 나라의 사람들은 그 나라가 이전 보다 조금이라도 잘살게 되었다면 마치 독재 덕에 그리되었다 생각한다. 만약 독재가 없었으면 정신이 맑은 상태로 더 잘살았을 것인데 그걸 모른다.
4장의 바빌로프도 8장의 콘드라듀크도 독재의 강제에 쓰러졌고 세상에 더 많은 업적을 남길 가능성이 일찍 꺽여버렸다.
카시니는 점성술을 했던 사람이란다. 그의 과학적 업적은 컸으나 점성술이란 미신의 도구 때문에 좀 더 위대한 일을 남길 가능성이 있었는데도 그칠 수밖에 없었다한다.
우리가 어떤 것이 진리 인지 , 어떤 것이 사실인지 알기는 어렵다 하더라도 늘 정확한 증거의 눈으로 세상을 바라보려 노력한다면 나의 무지몽매에서 좀은 벗어날 수 있을 것 같다.
암스트롱은 과학자가 아니라 우주비행사다. 그런데 그가 달착륙 성공 이후 소련에 가서 콘드라듀크를 찬양한 것을 보면 그냥 비행사가 아니다. 그가 추모한 것은 <중력도움>을 이야기한 콘드라듀크 뿐만 아니라 그가 달을 밟기까지의 모든 과학자와 노력자에 대해 존경을 표한 인간애적인 애도였다.
8장 카시니의 희생 : 갈릴레오⇨크리스티안 하위헌스⇨ 조반니 도메니코 카시니⇨ 올레 뢰머
⇨ 에두아르 로슈(로슈한계) ⇨ 알렉산드 세르게이(유리 콘드라듀크, 중력도움) ⇨ 존 후볼트 ⇨닐 암스트롱 : 카시니호, 하위헌스 탐사선
중력은 온갖 재주를 부릴 줄 안다: 가장 사랑스러운 것은 행성을 둘러 싼 고리다
우리 태양계의 행성 중 절반은 고리가 있다: 외계 행성 J1407b( 6400만 킬로,420광년)
<목성의 20배가 넘는 외계 행성 J1407b의 상상도. 사방으로 6400만 킬로미터 넘게 뻗은 고리 때문에 작아 보인다. (지구와 태양까지 거리: 1억 5천만 키로미터) 420광년 떨어진 곳: 공전해서 빛을 가린다..
또한 고리사이에 텅빈 영역이 존재하는데, 원래 영역에 있던 고리의 물질들이 뭉쳐 위성이 만들어지고있을꺼라고 보고 있다. j1407항성은 약 1600만살로, 우리태양(약45억살)보다 매우 젊은 편.
우리의 목성도 과거에 고리가 있었으나 후에 뭉쳐 위성이 되었을것이라고 가설을 세워왔었는데,
j1407b 또한 고리들이 위성으로 만들어지고 있는 과도기라고 예측하고 있다.>
외계행성 찾아내는 방법 :
1) 분광기(별빛에 숨은 신호를 스펙트럼으로 보여 주는) - J1407b의 별빛이 가늘고 검은 수직선들이 약간이지만 앞뒤로 움직이는 것을 알 수 있다
2) 횡단법 : 별의 심전도를 보게 해 주는,
3) 광도 곡선은 천체의 밝기 변화를 측정해서 기록한 그래프를 말한다.
행성 J1407b가 가진 고리, 1억 8천만 킬로(지구⇨태양 1억5천만키로), 두께는 매우 얇음
- 해왕성의 고리 중 맨 바깥 고리는 아주 희미
- 천왕성 : 옆으로 누운 거대얼음행성, 13개의 희미한 고리들 틈 사이사이에 27개의 작은 위성
- 목성 : 크게 4줄, 대체로 붉지만, 맨 안쪽 고리만은 새파람. 고리 두꺼움
<옆으로 누운 천왕성, 희미한 고리들과 27개의 알려진 위성들을 거느리고 있다. 허블 우주 망원경이 촬영한 적외선 화상이다.>
토성 : 태양계에서 가장 아름답고 크고 밝은 고리, 맨눈으로 볼 수 있는 가장 먼 행성, 오래전부터 우리 선조들에게 깊은 인상을 남겼다. 그 빛의 점들이 선조들에게 어떤 의미였는가 하는 이야기는 인류의 위대하고도 끔찍한 전통의 일부다. 고대 바빌로니아 시대 이전부터 관찰되었다. 우리는 도무지 이해할 수 없는 대상에게는 상상력을 발휘해서 멋대로 의미나 조짐이나 자신의 두려움을 투사하는 경향이 있다. 그래도 오랜 세월을 거치면서 우리는 차차 이해할 방법을 알아냈고, 수 천 년이 지난 지금도 NASA 제트 추진 연구소의 심우주 통신망 제어실은 그 행성에 매료된 사람들로 가득하다.
1609년 갈릴레오 : 토성+위성? (1612:위성 사라짐) 1614: 두팔 달린 것?
1655 네덜란드 천문학자 크리스티안 하위헌스 : 행성에 고리, 토성 최대위성발견
과학에는 가끔 갈릴레오 뉴턴 다윈 아인슈타인 같은 천재들이 등장한다. 그러나 그 수는 극히 적다. 그런데 그들과는 좀 다른 과학자들도 있다. <크리스티안 하위헌스>처럼. 새로운 그림을 혼자 다 그려 내지는 못하지만. 자연의 방대한 화폭에서 빈 공간을 한두 군데 이상 메우는 사람이다.
1543년 니콜라우스 코페르니쿠스는 지구가 당시의 통념과는 달리 태양계의 중심이 아님을 보여 줌. 지구를 태양계의 중심에서 끌어 내린 건 인간의 자존심에 큰 타격을 주었고, 이것은 이후 과학이 줄줄이 가할 그런 타격 중 첫 번째였다.
조반니 도메니코 카시니(타격 받아드리지 않음) :사이비과학자인 점성술사. 점성술은 일종의 편견이다. 별자리 또한 인간이 코스모스에 근거 없이 제 생각을 투사한 결과다. 천문학과 점성술은 원래 하나였지만 인류가 코스모스에서 자신의 실제 위치를 깨닫고 각성한 뒤 사정이 달라졌다.
태양왕 루이 14세 : 최초로 정부운영 현대적과학연구소 <아카데미 데 시앙스>(과학한림원) 설립
카시니에게 천문대 운영을 전적으로 맡김, 125년 동안 카시니 집안이 운영(달지도)
<조반니 카시니가 1679년 발표한 달 지도, 이 후 백년 넘게 이것보다 더 나은 지도는 나오지 않았다. >
⇨ 1672 행성들 사이의 거리비를 정확히 측정 ⇨ 목성의 대척점을 발견
⇨ 목성의 하루 길이 측정 ⇨ 화성의 하루길이 발견
⇨ 토성 고리의 실체를 처음 앎. 고리들 사이에 틈(간극: 카시니 간극)을 관찰
⇨ 보수적 성격 때문에 증거가 이끄는 대로 따라가지 못함(목성의 위성들이 일으키는 “식”이 관측 때 마다 시기가 달라짐 – 광속의 유한성에 대해 말도 안되는 소리로 믿음, 가설을 기각, )
** 만일 카시니가 과학계의 통념 대신 증거를 믿었다면, 그로부터 350년이 흐른 지금까지도 코스모스를 측정하는 척도로 쓰이는 광속을 그가 알아냈을지도 모른다.
⇨ “올레 뢰머”라는 덴마크 천문학자가 조수로 일함. 광속의 유한성을 보여 주는 증거로 여김.
어떻게 해야 거기까지 갈 수 있을까? 우리가 태양계에서 우리 보다 바깥쪽에 있는 행성들로 우주선을 보내기 위해서는 수많은 사람들이 고민하고 연구해야 했다. 그 중에는 유명한 사람들도 몇 있지만, 대부분은 유명하지 않은 이들이다. 게다가 인류의 태양계 탐사에 가장 크게 이바지했다고도 말할 만한 사람은 사실상 무명이다.
알렉산드로 세르게이: 1897년, 러시아 제국, 우크라이나 폴타바, 5세 때 엄마 정신병원, 1814(17세) 황제 군대 징집 1차대전 중 : 달탐사, 궤도선과 랑데부 상상, <행성 간 공간의 정복>
백군참여,“인민의 적”⇨폴란드 탈출 시도 실패, “유리 콘드라듀크”(죽은 남자 이름 도용)
“우선 당신이 이 책의 주제에 겁먹지 않기를 바란다. 비행의 가능성으로 말하자면, 로켓을 우주로 보내는 일이 이론적으로는 불가능할 게 전혀 없다는 점만 기억하기 바란다”
콘드라듀크는 우주선이 행성에서 행성으로, 별에서 별로 이동할 때 쓸 수 있는 수단도 제안했다. 중력도움(스윙바이 swing⇨by 라고도 한다)이다.
우주선이 행성이나 위성을 근접 비행하면서 그 천체의 중력으로부터 추진력을 얻을 수 있다는 발상이다. 1595년, 소련 우주선 루나 3호 조석력 때문에 늘 지구에서 얼굴을 돌리고 있는 달의 뒷면을 촬영하러 갈 때, 1973년 발사한 매리너 10호 이래 모두, 보이저 호들도 거대 목성의 중력에 편승해서 태양계 바깥쪽으로 새총처럼 발사됨으로써 성간 우주의 망망대해로 나갔다.
1920년대 말, 콘드라듀크는 소련 정부에 차출되어 곡물용 엘리베이터를 설계: 못을 하나만 쓰고서 최대한 큰 엘리베이트를 만듬. 워낙 컸기에, “마스트톤”이라는 별명이 붙었다. 그러나 설계를 마친 그를 비밀경찰이 체포하러 왔다. 불가능한 과제를 해 낸 것이 사보타주에 해당된다는 이유였다.
국가의 적이 아니고서야 대체 누가 못을 딱 하나만 쓴 곡물용 거대 엘리베이터를 만드는 허황한 짓을 해내겠는가! 스탈린 시절 소련에서는 이런 황당한 논리가 통했다. 콘드라듀크의 엘리베이터가 이후 60년 동안 잘 작동하다가 화제로 소실되었다는 사실은 그의 처지에 아무 도움이 되지 못했다.
세르게이 코돌료프(소련 로켓사업의 핵심 공학자) 콘드라듀크에게 로켓 사업에 함께하기를 바랬지만, 자신이 세르게이라는 사실이 드러나면 어떻게 될지 두려웠기에 코의 제안을 거절했다.
1897년 알렉산드르 세르게이로 태어난 유리 콘드라듀크는 제1차 세계대전 중에 과학적으로 타당한 달 왕복 탐사 방법을 생각해 냈다. 그로부터 50년 뒤 나사의 아폴로 프로그램이 성공리에 실현해 낼 방법이었다. 그는 또 심우주 여행의 수단으로 중력 도움을 처음 떠올렸다. 그는 자신이 우주시대에 얼마나 크게 기여할지 모르는 채로 죽었다.
아폴로 11호 달 착륙 이끈 美 우주공학자 존 후볼트는 콘드라듀크 발상을 바탕으로 달 궤도 랑데부 계획을 세웠다. 칠판에 그려진 저 계획 덕분에 달 여행이 가능했다
프랑스 천문학자 <에두아르 로슈>는 1848년에 망원경으로 토성을 관찰, 토성의 고리가 하나 이상의 위성이 남긴 잔해일 것으로 추측. 위성이 행성에 너무 가까이 다가갔다가 육중한 행성의 중력 때문에 쪼개진 것, ⇨ 먼저 궤도가 흐트러짐⇨ 위성 자체도 잡아 늘여지기 시작함⇨ 행성을 부분적으로 감싸는 호처럼 길쭉하게 늘어남⇨ 결국에는 산산조각
로슈는 모든 행성에 대해서 소행성, 혜성, 작은 위성 따위가 행성에 얼마나 가까이 다가왔을 때 행성의 중력이 만드는 조석력으로 산산조각나서 고리로 변하는지 계산할 수 있는 방정식을 도출.
우리는 그 거리를 로슈한계(Roche limit)라고 부른다.
<카시니⇨하위헌스> 탐사선 : 토성의 위성을 수십 개 발견, 위성 엔젤라두스에 액체 물이 있다는 증거를 발견했고, 토성의 자기장과 중력장을 지도화,
2004년 7월 1일, 위성 타이탄의 표면: 대기, 메테인과 에테인으로 이뤄진 바다, 7월4일 연료 바닥, 자진죽음 명령
<카시니 호가 보낸 토성 고리의 사진. 토성에서 가장 가까운 쪽이 D고리다. C고리, B고리, A고리, F고리 순으로 이어진다. 고리 중간중간에 틈이 있다.>
토성 고리의 구조. 고리A와 B 사이가 카시니 틈, 고리A의 검은 줄이 엥케 틈이다
<카시니호가 마지막으로 촬영한 토성 뒤로 지는 엔켈라두스>
인류가 <스푸트니크> 호에서 시작해 카시니 호의 자살까지 오면서 우주에서 여러 성과를 거두는 데 걸린 시간은 겨우 60년이다. 이 사실은 우리가 앞으로는 코스모스에서 무엇을 배울 수 있을지 잔뜩 기대하게 만든다.
누군가의 굳이 그 사람과 함께 죽을 때도 있지만, 다른 시대의 과학자들이 그 꿈을 건져내어 달까지, 그리고 그 보다 더 멀리까지 데려가는 때도 있다. 유리 콘드라듀크는 자칫 깡그리 잊힐 수도 있었다. 그가 정말로 우주 탐사에 이바지했는가 하는 문제를 두고 논란이 따를 수도 있었다. 하지만 다행히 그를 기억하고 그가 합당한 공을 인정받을 수 있도록 애쓴 사람이 한명 있었다.
닐 암스트롱은 달 여행에서 돌아온 이듬해, 우크라이나에 있는 콘드라듀크의 허름한 오두막을 찾아갔다. 그 곳에서 암스트롱은 무릎을 꿇고, 떠내도 될 듯한 흙을 좀 떠냈다. 자신이 간직하기 위해서였다. 모스크바로 돌아간 뒤, 암스트롱은 당시 소련이었던 그 나라의 지도자들에게 부디 자신의 신화적인 비행을 가능케 해 준 콘드라듀크를 기려 달라고 간곡히 부탁했다.
토성의 궤도를 돌고 있는 카시니호 상상도E
타이탄에 착륙하는 하위헌스의 연속 장면 상상화. 오른쪽에 착륙한 탐사체가 보인다
토성 고리의 변화. 토성은 지구처럼 자전축이 기울어져 있어 지구에서 볼 때 시간에 따라 고리의 모양이 변한다. 허블
13일(현지시간) 미국 항공우주국(나사) 제트추진연구소 연구팀이 캘리포니아주 패서디나 연구소에서 열린 기자회견에서 “카시니호가 15일 토성 대기권에 진입해 산화할 예정”이라고 발표하고 있다
뒤 사진은 카시니 호가 7년의 여행을 마치고 토성에 다다라서 북극 위를 나는 모습을 그린 상상도
