뉴호라이즌스 — 9년 반을 날아 명왕성을 만난 순간

1.피아노 한 대가 우주로 — 가장 빠른 출발

뉴호라이즌스는 2006년 1월 19일, 시속 약 5만 8천 킬로미터로 발사됐다. 지구를 떠난 인공 물체 가운데 가장 빠른 출발이었다.

탐사선의 몸집은 뜻밖에 아담하다. 흔히 '베이비 그랜드 피아노' 한 대에 견주는데, 무게로는 사람 몇 명을 합친 정도다. 이 작은 몸을 아득한 태양계 끝까지 보내려면 처음부터 세게 던져야 했다. 그래서 미국항공우주국은 당시 아틀라스 V 로켓의 가장 힘센 형식을 처음으로 동원해, 이 탐사선을 시속 약 5만 8천 킬로미터라는 엄청난 속도로 쏘아 올렸다. 서울에서 부산까지를 20초 남짓에 주파하는 빠르기다. 이 값은 지구 중력을 뿌리치고 떠난 인공 물체 가운데 지금까지도 가장 빠른 기록으로 남아 있다. 처음의 이 맹렬한 속도가 없었다면, 9년 반이라는 비행조차 훨씬 더 길어졌을 것이다.

몸이 작은 만큼, 안에 담긴 것들도 지독하게 아꼈다. 명왕성은 태양에서 너무 멀어 햇빛이 지구의 1,000분의 1 수준으로 흐릿하다. 태양전지판은 무용지물이라, 뉴호라이즌스는 플루토늄이 천천히 붕괴하며 내는 열로 전기를 만드는 원자력 전지를 심장으로 삼았다. 일곱 개나 되는 관측 장비가 다 합쳐 30와트, 그러니까 백열전구 하나에도 못 미치는 전력으로 돌아간다. 몸통을 감싼 금빛 껍질은 장식이 아니라 온도를 지키는 열 차단막이다. 그리고 이 알뜰한 기계 안에는, 1930년 명왕성을 처음 발견한 천문학자 클라이드 톰보의 유해 일부가 작은 통에 담겨 함께 실렸다. 명왕성을 찾아낸 사람이, 자신이 찾은 그 세계로 떠난 셈이다.

2.목성이 밀어준 지름길 — 9년의 비행

2007년 2월, 뉴호라이즌스는 목성 곁을 스쳐 그 중력으로 속도를 더 얻었다. 이 한 번의 만남이 명왕성까지의 여정을 약 3년 앞당겼다.

아무리 빠르게 출발했어도, 명왕성은 너무 멀다. 그래서 탐사선은 도중에 거인의 힘을 빌린다. 발사 이듬해인 2007년 2월, 뉴호라이즌스는 태양계에서 가장 큰 행성 목성 곁을 지났다. 이때 목성의 거대한 중력에 올라타 마치 새총에 튕기듯 속도를 더 얻는데, 이를 '중력 도움'이라 부른다. 연료 한 방울 쓰지 않고 공짜로 속도를 버는 우주 비행의 지혜다. 이 목성 스윙 한 번으로 뉴호라이즌스는 명왕성까지 갈 시간을 약 3년이나 줄였다. 지나는 길에 목성의 희미한 고리와, 그 위성 이오에서 화산이 뿜어 오르는 장면까지 덤으로 담았다.

목성을 지난 뒤로는, 길고 긴 침묵의 항해가 이어졌다. 명왕성까지 남은 몇 년 동안 탐사선은 대부분의 시간을 '겨울잠' 상태로 보냈다. 꼭 필요한 장치만 남기고 나머지를 재워, 기계의 수명을 아끼고 지상 관제팀의 부담을 더는 방식이다. 2014년 8월에는 해왕성의 궤도를 가로질렀는데, 공교롭게도 그날은 보이저 2호가 해왕성을 스친 지 정확히 25년이 되는 날이었다. 그렇게 뉴호라이즌스는 앞서간 탐사선들의 발자국을 따라, 아무도 자세히 본 적 없는 마지막 목적지를 향해 홀로 나아갔다. 발사부터 명왕성까지, 통틀어 약 48억 킬로미터를 9년 반에 걸쳐 날아간 여정이었다.

3.단 몇 시간의 만남 — 2015년 7월 14일

2015년 7월 14일, 뉴호라이즌스는 명왕성 약 1만 2,500킬로미터까지 다가갔다. 궤도를 돌지 않고 스쳐 지났기에, 명왕성을 자세히 볼 시간은 단 몇 시간뿐이었다.

9년 반을 날아온 만남치고는, 야속하게도 짧았다. 뉴호라이즌스는 명왕성에 멈춰 서지 않았다. 그 곁에 머물러 궤도를 돌려면 어마어마한 연료로 속도를 줄여야 하는데, 그 연료를 싣고 그렇게 먼 곳까지 가는 것은 애초에 불가능했다. 그래서 탐사선은 속도를 그대로 지닌 채 명왕성 앞을 빠르게 스쳐 지나는 방식을 택했다. 이런 만남을 '플라이바이'라 부른다. 최근접 순간, 명왕성에 대한 탐사선의 상대 속도는 초속 14킬로미터 가까이, 시속으로 약 5만 킬로미터였다. 총알보다 훨씬 빠른 속도로 명왕성 곁을 지나쳤으니, 표면을 가장 또렷하게 볼 수 있는 시간은 몇 시간, 가장 값진 근접 촬영은 그 안에서도 채 30분이 되지 않았다.

그렇다면 그 짧은 창에, 도대체 무엇을 담을 수 있었을까? 그 몇 시간을 위해 탐사선은 아홉 해 넘게 준비해 온 모든 장비를 한꺼번에 쏟아부으며, 카메라를 이리저리 돌려 명왕성의 낮과 밤을, 옅은 대기와 다섯 위성을 정신없이 눈에 담아 나갔다. 놀라운 것은, 이 모든 동작을 지구의 실시간 지시 없이 홀로 해냈다는 점이다. 신호가 오가는 데만 아홉 시간이 걸리니, 관제팀이 무언가를 보고 손을 쓸 겨를이 없었다. 그래서 관측 순서 전체를 미리 짜 넣은 뒤, 그 각본대로 탐사선이 스스로 움직이게 했다. 사람이 지켜보는 가운데 벌어진 일이 아니라, 미리 적어 준 대본 하나를 들고 홀로 무대에 오른 셈이다. 그리고 그 각본에는 단 한 번의 실수도 허락되지 않았다.

4.4시간 반의 침묵, 그리고 15개월의 편지

최근접 때 신호는 한 방향으로만 약 4시간 30분이 걸렸다. 명왕성에서 얻은 모든 자료를 지구로 부치는 데는 약 15개월이 걸렸다.

가장 마음 졸이던 순간은, 정작 관측이 끝난 뒤에 찾아왔다. 명왕성을 스쳐 지나는 동안 뉴호라이즌스는 자료를 모으느라 지구 쪽으로 안테나를 돌릴 수 없었다. 그러니 관제팀은 탐사선이 무사히 통과했는지조차 몇 시간 동안 알 수 없었다. 최근접 때 탐사선은 지구에서 약 48억 킬로미터 떨어져 있었고, 빛의 속도로 달리는 전파조차 그 거리를 건너오는 데 한 방향으로 약 4시간 30분이 걸렸다. 관측을 마친 탐사선이 안테나를 돌려 "잘 지나갔다"는 짧은 신호를 보냈을 때, 그 소식이 지구에 닿기까지 사람들은 숨죽여 기다렸다. 신호가 도착하자 관제실이 환호로 터진 것은, 이미 네 시간 반 전에 일어난 일을 그제야 확인한 순간이었다.

그런데 관측이 끝났다고 이야기가 끝난 것이었을까? 명왕성에서 담은 사진과 자료는 어마어마했지만, 그 먼 곳에서 지구로 보내는 통신 속도는 초당 겨우 1~2킬로비트로, 우리가 한때 쓰던 옛 전화선 모뎀보다도 한참 느렸다. 그래서 명왕성 최근접 때 모은 모든 자료를 지구로 다 부치는 데만 약 15개월이 걸렸다. 2015년 여름에 찍은 사진이 2016년 가을까지도 조금씩, 마치 아주 먼 곳에서 부친 느린 편지처럼 도착한 것이다. 세상을 놀라게 한 명왕성의 심장 사진도, 실은 이 느린 편지의 한 장이었다. 우리가 명왕성의 얼굴을 알게 된 과정은, 이렇게 한 순간의 섬광이 아니라 1년 넘게 이어진 기다림이었다.

명왕성의 얼굴은 한 순간의 섬광이 아니라, 1년 넘게 이어진 느린 편지로 우리에게 왔다.

5.명왕성 너머로 — 아로코스, 그리고 그 다음

명왕성을 지난 뒤에도 뉴호라이즌스의 비행은 끝나지 않았다. 2019년 첫날, 탐사선은 더 먼 얼음 천체 아로코스를 역사상 가장 먼 근접 통과로 스쳐 지났다.

임무를 마친 탐사선을 그대로 재워 둘 수는 없었다. 뉴호라이즌스는 여전히 빠른 속도로 태양계 바깥을 향하고 있었고, 그 길목에는 태양계가 갓 태어나던 무렵의 부스러기들이 모여 있는 카이퍼벨트가 펼쳐져 있었다. 관제팀은 그 부스러기 가운데 하나를 다음 목적지로 골랐다. 흥미롭게도 이 천체는 뉴호라이즌스가 발사될 때만 해도 아직 발견조차 되지 않았던 것으로, 탐사선이 날아가는 도중에야 허블 망원경으로 찾아냈다. 그렇게 2019년 1월 1일, 뉴호라이즌스는 명왕성보다도 16억 킬로미터나 더 먼 곳에서 아로코스라는 작은 천체를 스쳐 지났다. 인류가 이제껏 이토록 먼 곳에서 무언가를 가까이 들여다본 적은 없었다.

지금도 뉴호라이즌스는 태양계 밖을 향해 나아가고 있다. 보이저 1·2호와 파이어니어 10·11호에 이어, 태양계를 벗어나는 궤도에 오른 다섯 번째 탐사선이다. 원자력 전지는 2030년대 후반까지 이 작은 기계를 살려 둘 만큼의 전력을 낼 것으로 본다. 그때가 되면 우리는 이 탐사선과 나누던 아홉 시간짜리 대화를 언젠가 끝맺어야 할 것이다. 다만 한 가지는 분명하다. 우리가 명왕성이라는 세계를 가까이서 본 시간은, 통틀어 겨우 몇 시간뿐이었다. 그 짧은 만남이 지금 우리가 아는 명왕성의 거의 전부다. 아직 우리는 이 먼 세계를, 정말 잠깐 스쳐 보았을 따름이다.

6.먼 곳에서 온 느린 편지

정리하면 이렇다. 피아노 한 대만 한 기계가 지구를 가장 빠르게 떠나, 목성의 힘을 빌려 지름길을 얻고, 9년 반을 홀로 날아 명왕성 앞에 닿았다. 그리고 단 몇 시간의 만남을 위해 아홉 해를 준비했으며, 그 만남에서 얻은 것을 1년 넘게 느린 편지로 부쳐 왔다. 우리가 명왕성의 심장을, 그 파란 하늘을, 붉은 극을 가진 위성을 알게 된 것은 모두 이 한 번의 스침 덕분이다. 강등이라는 서류 위의 사건 뒤에는, 이렇게 오래 준비하고 잠깐 만나 오래 부쳐 온 이야기가 있었다.

가만 생각하면 이 비행은 우리가 누군가와 마음을 나누는 방식과도 조금 닮았다. 우리 역시 오래 준비한 말을 짧은 순간에 겨우 건네고, 그 마음이 상대에게 온전히 가닿기까지 긴 시간을 기다리곤 한다. 답이 곧장 오지 않아 조급해질 때도 있다. 그러나 뉴호라이즌스가 알려 주듯, 정말 먼 곳에서 오는 소식은 원래 그렇게 천천히 온다. 그러니 오늘 당신이 보낸 메시지의 작은 '1'이 좀처럼 사라지지 않더라도, 우리는 너무 조급해하지 않아도 좋겠다. 어떤 대답은 네 시간 반을 달려오고 어떤 진심은 1년에 걸쳐 닿는 법이니, 우리가 건넨 마음도 더디 갈 뿐 언젠가는 온전히 가닿으리라 믿어 본다. 명왕성의 얼굴이 그러했듯, 그 느린 소식이 끝내 당신에게 이르는 순간은 오래 기다린 만큼 더 환하게 우리를 찾아올지도 모른다.