금성탐사선 아카츠키

일본에서 쏘아올린 금성탐사선 아카츠키는 2010년 5월에 발사되어 2015년 12월 7일에 금성 주 궤도에 들어갔습니다. 약 10일 주기로 금성을 주회하면서 6대의 관측 기기를 이용해 금성의 대기와 구름, 바람과 같은 기상 현상을 조사하고 있습니다. 금성궤도에 돈지 거의 5년이 다되가고 있는데 금성을 150바퀴 이상 돌았으며, 많은 데이터를 취득했습니다.

 

아카츠키는 우여곡절이 많습니다. 앞서 말했듯이 2010년 5월 발사돼 금성 주회 궤도에 투입될 예정이었으나 궤도 투입을 위한 역분사를 실시하는 주 엔진이 분사 도중에 파손돼 금성 주회 궤도 투입에 실패했습니다. 그래서 5년 뒤인 2015년 12월 7일 자세제어용 슬라이스터를 사용하여 다시 궤도 투입을 시도하여 원금점이 44만km, 주기 14일 만에 금성 주위를 공전하는 장타원 궤도에 투입하는데 성공하였습니다. 이후 2016년 4월에 궤도 수정이 이루어져 근금점 8000~1만km, 원금점 36만km, 주기 10.5일의 궤도로 정상관측을 실시해 왔습니다.

금성의 특징

금성은 전체가 짙은 황산의 두꺼운 구름으로 덮여 있습니다. 황산은 태양광을 반사하는 물질임에도 불구하고 자외선으로 관측하면 금성 표면에 어두운 무늬를 볼 수 있는 것은 태양빛이 미지의 물질에 의해 흡수되고 있기 때문으로 보입니다. 흡수 스펙트럼은 자외선의 폭넓은 파장영역에서 볼 수 있으며 태양광 가열의 최대 60% 정도는 미지의 흡수물질에 의한 것으로 보입니다.

아카츠키의 발견

아카츠키는 5년간의 관측을 통하여 금성 대기의 중층에서 하층에 걸친 적도 부근에 제트 모양의 바람의 흐름(적도 제트)이 존재하는 것을 밝히거나 금성의 구름 꼭대기에 길이 1만 km에 이르는 활 모양의 구조가 자주 발생하여 이것이 금성 표면의 지형에 따라 생기고 있다는 것을 발견하는 등 여러가지 과학적 성과를 가져왔습니다.

 

한편, 2016년 12월에 적외선 카메라의 제어 회로가 고장났기 때문에, IR1(파장 1μm 적외선 카메라), IR2( 동2μm 적외선 카메라)를 사용할 수 없는 상태가 되어 있습니다. JAXA에서는 2년간의 정상 운용기간을 종료한 후 2017년 8월에 프로젝트의 종료 심사를 실시해 당초 예정하고 있던 궤도에의 투입 실패 및 IR1,IR2의 고장은 있었지만, 미션으로서의 미니멈 성공 등의 조건은 달성할 수 있었기에 정상 운용의 종료를 결정했습니다. 현재는 우주 과학 연구소(ISAS)의 소내 프로젝트로서 3년간의 연장 운용 국면으로 이행하고 있습니다.

 

'아카츠키'는 2018년 11월 27일에는 금성 주회 궤도 투입으로부터의 궤도 주회수가 통산 100주를 넘었습니다. 아카츠키에는 자세 제어용의 연료가 1.413.86 kg 남아 있어 큰 고장등이 없으면 향후 411년간은 계속해 관측을 실시할 수 있을 전망입니다. 하나의 성과도 있었는데 고장전의 IR2카메라로 촬영된 금성의 밤 영역의 화상을 해석했더니 금성의 적도 부근의 하층 대기에 태양의 움직임에 연동한 바람이 생기고 있는 것이 밝혀졌습니다. 자전하는 금성이 태양광을 받으면 태양에 가열되는 곳은 자전과는 반대로 이동합니다. 이에 따라 금성 대기에는 '열조석파'라 불리는 파도가 자전 방향으로 생기는 것으로 여겨지고 있으며 금성의 대기에 생겨나고 있는 자전 속도의 60배나 되는 고속풍 '슈퍼로테이션'도 이 열조석파가 원인이라는 설이 제기되고 있습니다. 이번 발견은 열조석파의 영향이 금성의 하층 대기에까지 미치고 있음을 시사하는 것입니다.

금성의 반사율 변화

독일 베를린공과대학의 Lee Yeon Joo 연구진은 아카츠키의 UVI와 NASA의 수성 탐사기 메신저(수성으로 향하는 도중 플라이바이 탐사) 및 허블 우주 망원경, 유럽 우주 기관의 금성 탐사기 비너스 익스프레스의 데이터를 조합해 장기간에 걸친 금성의 반사율(알베도) 변화를 조사했습니다. 그 결과 10년 기준으로 파장 365nm에서의 반사율이 크게 변화한 것을 밝혀냈습니다. 2006년경에 비해 2012년경에 반사율이 반감된 것, 그 후 현재까지 다시 반사율이 증가하고 있는 모습이 밝혀졌습니다.

 

반사율이 높으면 태양광을 자주 반사하게 되는데, 이때는 대기 가열이 작아지므로 바람이 약해집니다. 반사율이 낮을 때는 그 반대입니다. 이러한 풍속의 변화는 비너스 익스프레스 및 "아카츠키"에 의해 파악되고 있으며 시뮬레이션 결과와도 일치하고 있습니다. 이번 성과는 10년 규모의 장기간에 걸친 금성의 변화를 파악한 것으로 금성이 현재 진행형으로 기후변화를 보이고 있을 가능성을 보여줍니다. 파장 365nm에서의 반사율이 크게 변화하는 이유는 밝혀지지 않았지만 연구팀에 따르면 외적인 요인으로는 태양활동의 변화나 우주방사선량의 변화, 금성 내부의 요인으로는 이산화황(아황산)가스의 양 변화 등을 생각할 수 있다고 합니다. 향후 「아카츠키」는 2020년도 말까지 운용이 계속될 전망으로, 장기간 금성의 그림자에 들어가는 것을 피하기 위한 미세한 궤도 변경도 예정되어 있습니다.