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최근 수정 시각 : 2024-12-05 20:47:54

보이저(탐사선)

보이저호에서 넘어옴
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(최장거리 통신)# 		First flyby of Uranus
(천왕성 첫 근접비행)#
First flyby of Neptune
(해왕성 첫 근접비행)#
First observation of our Solar System's 'Plasma Shield
(태양계의 플라즈마 쉴드를 첫 관측)#
<rowcolor=#fff,#ddd> 보이저 1호의 기록 보이저 2호의 기록
파일:164430702_wide-fe55f322c00a73cc040cad586a5389a8f6a2e267.jpg
보이저 탐사선의 모습
<rowcolor=#ffffff> 보이저 1호의 임무 개시일 보이저 2호의 임무 개시일
1977-09-04 1977-08-19
<rowcolor=#ffffff> 보이저 1호의 임무 수행일 보이저 2호의 임무 수행일
D[dday(1977-09-04)] D[dday(1977-08-19)]

1. 개요2. 현황3. 2대를 운영하는 이유4. 역사와 기록
4.1. 제안4.2. 그랜드 투어 계획의 위기4.3. NASA의 비밀 계획4.4. 보이저 계획4.5. 탐사선에 발생한 문제4.6. 천왕성-해왕성으로의 임무 확장4.7. 인류의 첫 천왕성 조우4.8. 인류의 첫 해왕성 조우
5. 임무
5.1. 골든 레코드5.2. 창백한 푸른 점(Pale Blue Dot)5.3. 가족 사진(Family Portrait)
6. 성간 탐사와 임무 종료 이후
6.1. 2020년 DSN 안테나 점검6.2. 일부 메모리 손상으로 인한 연락 두절과 해결6.3. 2024년 일시적 통신 장애
7. 기타8. 영향을 받은 매체, 작품9. 둘러보기10. 관련 문서

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1. 개요

The greatest voyager in history is still travelling.
역사상 가장 위대한 항해자는 아직도 여행하고 있습니다.
- BBC 다큐멘터리 시리즈 The Planets Episode 3, Giants의 마지막 내레이션에서.

미국 NASA의 그랜드 투어(Grand Tour) 계획에 의해 발사된 외우주 탐사선이자 인류 역사상 가장 먼 거리를 탐사한 탐사선이다. 선체 중량은 721.9kg,[1] 소비 전력은 470W,[2] 개발 기관은 제트추진연구소이다.

보이저 2호는 1977년 8월 20일에, 보이저 1호는 1977년 9월 5일에 발사됐다. 1, 2호 모두 타이탄 3E 센타우르 로켓에 실려서 미국 플로리다 케이프 커내버럴 공군기지에서 발사됐으며, 보이저 2호가 보이저 1호보다 빨리 발사되었다. 그 이유는 보이저 1호가 보이저 2호보다 먼저 목성, 토성에 도달할 예정이었기 때문에,[3] 지구에서 발사되는 순서가 아닌 목성에 더 빠르게 도착하는 예정일, 또 태양계를 먼저 벗어나 지구에서 바라볼 때 가장 멀리 날아갈 탐사선에 1호라는 이름이 붙여졌다.
파일:external/www.universetoday.com/Voyager-2-Launch.jpg
파일:external/solarsystem.nasa.gov/Voyager1Launch_9141932.jpg
2호의 발사 모습 1호의 발사 모습
3...2...1... We have ignition, We have a liftoff.
3...2...1... 점화 확인, 이륙 개시.
▶ 1977년 9월 5일 보이저 1호 발사 당일, 미국 플로리다 주 케이프 커내버럴 공군기지에서.

보이저 계획은 매리너 계획[4]의 일부였다. 매리너 11호, 12호가 목성, 토성 탐사 계획을 가지고 있었다. 그 이전부터 탐사선 4대로 계획했던 행성 대탐사 계획(Grand Tour Program)이 1977년 3월 취소되자 매리너 11호, 12호 계획에 들어가면서 이름을 변경하게 된 것이다.

2. 현황

파일:external/upload.wikimedia.org/578px-Voyager_Path.svg.png
보이저 1호와 2호의 항해 경로

NASA의 JPL 웹사이트에 비행 일정이 1994년부터 계속 올라오고 있다.

2024년 현재 인공물체들 중 인류 역사상 가장 먼 거리를 항해하고 있으며 뭔가의 중력장에 붙잡히지 않는 한 영원히 우주로 나아가며[5] 신호를 보내는 동력이 다할 때까지 발견되는 모든 것의 정보를 지구에 보내주고 있다. 발사한 지 [age(1977-08-20)]년째인 지금도 태양계 밖으로 날아가고 있다. 보이저 1호와 2호의 실시간 교신 현황을 확인할 수 있는 NASA 산하 DSN 기지국 사이트. 보이저 1호는 VGR1, 2호는 VGR2이다. 항상 교신을 하고 있지는 않고 가끔씩 교신하는 후배들 사이에 나타나 겨우 생존 신고만 하는 정도의 양의 데이터를 보내주고 있다.[6] 가끔씩 보이저 1,2호와 동시에 실시간 교신[7]을 하기도 하는 듯.12

실시간으로 보이저와 지구 간 거리를 볼 수 있는 페이지[8]
현재[9] 보이저 1호는 뱀주인자리에 위치하며, 지구로부터 약 246.9억km(165AU) 떨어져 있고[10], 보이저 2호는 공작자리에 위치하며, 지구로부터 약 205.5억km(137.4AU)[11] 떨어진 상태다. 보이저 1호는 하루에 약 146.9만 km(초속 17km)씩, 보이저 2호는 약 132.6만 km(초속 15.37km)씩 태양으로부터 멀어지고 있다. 두 보이저 탐사선의 서로 간의 거리는 약 291억 km 정도 되며 계속해서 더 멀어지고 있다.

보이저 1호는 태양으로부터 빛의 속도로 달려도 하루 가까이 걸리는 거리까지 나아갔다. 정확히는, 보이저 1호와 지구 간의 통신은 한쪽이 신호를 보내도 23시간 이상[12]이 걸린다.

1, 2호 모두 목성의 근접 사진과 인근 위성들의 사진을 찍어 보냈으며, 1976년부터 1979년에 걸쳐 여러 행성들이 최적의 위치에 놓이는 무려 176년 만에 찾아온 절호의 기회[13]에 맞추어 발사되었으며, 보이저 1호는 토성, 보이저 2호는 해왕성까지 탐사를 진행한 후 태양계 밖으로 향했다.

3. 2대를 운영하는 이유

원래는 4대로 계획되어 있었으나, 2대를 발사한 이유는 서로 다른 항로로 목성형 행성들을 탐사하기 위해서이다. 보이저 1호는 목성-토성, 2호는 목성-토성-천왕성-해왕성을 탐사하러 나갔다. 원래 보이저 1호는 명왕성도 탐사 예정이었다. 그러나 토성의 위성 타이탄 탐사를 위해 탐사 후보에서 명왕성은 무효화되며 탐사가 취소된다.[14]

파이어니어 10호와 파이어니어 11호의 실패와 성공도 보이저 계획의 성공에 많은 영향을 주었다. 파이어니어 10호의 경험은 보이저 계획의 성공에 초석을 놓았다. 파이어니어 10호가 최초로 목성을 방문했는데, 목성에서 뿜어져나오는 방사선이 너무 강력해 파이어니어 10호의 기계장치들은 고장나버렸다. 컴퓨터는 이상 명령어를 뿜어냈고, 사진들은 일부 소실됐다. 파이어니어 10호의 경험을 토대로, 이후 발사되는 탐사선들에 강력한 방사능 방호 조치가 이루어졌다. 만약 목성을 처음으로 방문한 탐사선이 보이저가 됐다면, 이후 이루어진 토성, 천왕성, 해왕성 탐사도 엉망이 되었을 것이다. 그리고 파이어니어 10호가 최초로 스윙바이에 성공함으로써, 중력도움 개념을 증명하는데 성공했다. 중력도움은 보이저 호의 조력자가 됐던 상황은 덤.

파이어니어 11호가 실패했다면, 보이저 2호는 천왕성이나 해왕성으로도 가지 못했을 것이다. 보이저 호가 원래 계획대로 중력 도움을 받으려면 토성의 고리면을 통과해야 했다. 파이어니어 11호가 보이저 1, 2호 보다 먼저 토성에 접근하기로 되어 있었다. 과학자들은 더욱 원대한 계획인 보이저를 날려먹는 것보단 파이어니어를 날려먹는게 더 낫다고 판단해, 보이저의 이동경로를 사전 테스트하기 위한 목적으로 파이어니어 11호로 토성의 고리면을 통과하는 일을 감행했다. 토성 고리에 있는 입자가 파이어니어 탐사선을 손상시킨다면 보이저의 궤도를 수정할 계획이었다. 만약 토성의 고리와 더 멀어지는 경로로 보이저 2호의 궤도가 변경되었다면 보이저 2호는 천왕성과 해왕성에 가지 못 했을 것이다. 하지만 파이어니어 11호의 보이저 2호 이동경로 사전 순방은 성공했고, 보이저 2호는 무사히 토성을 스윙바이 한 뒤 천왕성으로 날아갈 수 있었다.

위기는 또 있었는데 토성 탐사를 마치고 갑자기 보이저 2호의 카메라가 작동하지 않는 문제가 발생한 것. 만약 문제를 해결하지 못하면 천왕성과 해왕성의 근접 촬영 사진을 보지 못했을 수도 있을 것이다. 하지만 과학자들이 원인을 찾아내 카메라를 복구시키는데 성공했고 덕분에 천왕성과 해왕성의 근접 촬영 사진을 볼 수 있게 됐다. 카메라가 꺼진 이유는 윤활유를 너무 많이 사용해 일시적으로 카메라가 고장났었기 때문이다.

또 천왕성과 해왕성 사진 촬영엔 또 다른 어려움이 있었다. 천왕성과 해왕성의 거리가 너무 먼데다가 표면색이 푸르다보니 겉보기 등급도 어두워서 과학자들이 생각했던 것보다 사진이 거의 보이지 않을 만큼 매우 희미했다. 태양과 멀어서 천왕성의 사진이 희미하게 나왔고, 결국 보이저 2호 카메라의 기술적 최대 광노출 시간인 15.36초를 초과해 오랫동안 태양빛에 노출시켜가며 힘들게 천왕성과 해왕성 촬영을 해나갔다. 노출 시간이 길어지면 빛번짐 현상이 발생하는데 이를 막고자 카메라가 촬영중인 동안 카메라를 움직여가면서 사진 속 촬영대상을 고정시켰다.

보이저 호가 지구에서 멀어질수록 데이터 통신 속도가 급격하게 감소하자[15], NASA는 심우주 통신망 개량 작업에 들어갔다. 천왕성에 접근하기 1년 전인 1985년에 심우주 통신망의 접시 안테나를 64m에서 70m 사양으로 교체하는 작업을 끝마쳤다. 그리고 토성에서 천왕성으로 넘어가는 동안 보이저 2호는 이미지 압축 기술이 포함된 소프트웨어 업데이트를 받았다. 천왕성 탐사를 마치고 해왕성을 향해 날아갈 땐, 복수의 안테나가 잡은 신호를 하나의 안테나에서 강력한 신호로 모으는 기술을 개발했다. 보이저 2호가 해왕성을 지나갈 땐 미국, 호주, 스페인의 심우주 통신망 안테나가 모두 보이저 2호를 향했고, 보이저 2호가 보내오는 데이터를 어떻게든 받아내려고 지구에 있는 주요 초대형 전파 망원경들이 보이저 2호 방향으로 고개를 틀고 신호를 받았다. 덕분에 알뜰살뜰 시간을 아껴 찰나의 탐사기간 동안 지구에선 많은 해왕성 데이터를 받을 수 있었다.
파일:Voyager_58M_to_31M_reduced.gif
보이저 1호가 목성 근처를 돌아다니며 1달 가까이 촬영한 이미지[16]

4. 역사와 기록

4.1. 제안

보이저 계획은 그랜드 투어 계획에서 시작됐다. 아폴로 달 프로그램 이후 NASA는 새로운 임무를 정하기 위해 1965년 미국 매사추세츠 주 우즈 홀에서 과학자 여름 연구를 개최했다. 여름 연구에서 과학자들은 NASA가 관심을 달에서 행성으로 옮기고, 태양계 외곽의 행성보다는 화성과 금성에 집중할 것을 촉구했다. 태양계 외곽 행성에 관해서 여름 연구는 2가지 방향을 제시했다. 각 외부 행성에 대한 플라이바이 정찰 미션 또는 궤도선과 대기 진입 탐사선을 사용한 목성 집중 연구였다. 그리고 우즈 홀 여름 연구는 NASA의 태양계 외곽 행성 탐사에 대해 다양한 아이디어를 제시했다. 그 아이디어들 중에는 그랜드 투어 아이디어가 있었다.

그랜드 투어는 175년마다 한 번씩 찾아오는 독특한 행성 정렬을 이용해 목성에서 명왕성에 이르는 5개의 외곽 행성 모두에 여러 대의 우주선을 보내자는 아이디어였다. 하지만 문제가 있었다. 그랜드 투어 계획은 1976년과 1980년 사이에 비교적 빠른 시간 안에 우주선을 발사해야 했다. 그리고 너무 많은 비용을 필요로 했다. 과학자들은 그런 비용과다 프로젝트를 좋아하지 않았다. 행성과학 과학자 집단의 대부분은 규모가 크고 비싸고 복잡하고 장기간이 소요되는 프로젝트보다, 작고 검증된 짧은 임무 아이디어를 선호했다. 과학자들은 정부가 소수의 값비싼 임무를 위해 소규모 프로젝트를 취소할지도 모른다고 두려워했다.

그러나 그랜드 투어 계획은 생각보다 경제적이었다. 중력도움을 사용하면 그랜드 투어는 해왕성까지 30년의 시간이 걸리는 비행을 8년에서 13년이라는 짧은 시간에 달성할 수 있었다. 경제적으로 태양계 외곽 행성을 조사할 수 있었다. 중력 도움을 사용하면 발사체 요구 조건과 비행 시간을 모두 절감할 수 있었다.

JPL의 고급 임무 계획 책임자인 호머 조 스튜어트는 그랜드 투어 계획에 많은 관심을 보였다. JPL의 채용 공고에 그랜드 투어 계획을 명시했다. JPL은 그랜드 투어를 JPL 프로젝트로 만들기 위해 엄청난 노력을 기울였다.

한편 NASA 우주 과학 및 응용 사무소는 외곽 행성에 대해 제안된 다양한 임무들 중 우선 순위를 설정하기 위해 1969년에 태양계 외곽 행성 작업 집단(Outer Planets Working Group)을 만들었다. NASA의 부국장인 호머 뉴웰이 깊게 관여했고, 호머 뉴웰이 연구 집단의 의장을 맡았다. 작업 집단은 외곽 행성에 대한 단일 그랜드 투어 임무보다는 다중 비행 임무, 되도록이면 2번에서 3번에 걸친 행성 항해를 하는 계획을 승인했다. 1977년 목성 - 토성 - 명왕성 임무와 1979년 목성 - 천왕성 - 해왕성 비행 임무가 계획됐다. NASA는 1969년 6월 우주 과학 위원회 여름 연구에서 23명의 과학자들에게 외곽 행성 탐사 문제를 의뢰했다. 그들은 5개의 외곽 행성 임무에 대한 구체적인 스케쥴을 제시했다. 그들은 3가지 방안을 내놓았다. 하나는 목성, 2번째는 목성과 태양 탐사, 마지막은 목성과 천왕성 탐사였다. 그런데 그랜드 투어 계획은 2개의 계획 모두 목성을 경유하는 계획이었다.(1: 목성 - 토성 - 명왕성, 2: 목성 - 천왕성 - 해왕성). NASA는 목성 위주의 탐사 요구와 태양계 외곽 행성에 대한 개별 임무를 교묘하게 결합해 그랜드 투어 계획에 당위성을 부여했다. NASA는 1971년 회계연도에 그랜드 투어 계획에 대한 자금을 요청할 예정이었다.

4.2. 그랜드 투어 계획의 위기

하지만 문제가 발생했다. 리처드 닉슨 대통령은 아폴로 달 프로그램을 존 F. 케네디와 민주당의 업적으로 생각했고, 매사추세츠주 캠브리지에 있는 전자 연구 센터를 폐쇄하고 NASA의 예산을 대폭 삭감했다.

닉슨의 예산 삭감은 NASA의 1971년 회계연도 예산에 타격을 입혔고, 이 예산 삭감은 1977년과 1979년에 발사될 예정인 두 개의 3행성 '미니 그랜드 투어'의 진행에 차질을 일으켰다. NASA는 다른 문제에도 직면했다. 바이킹(탐사 계획)이 너무 많은 비용을 소모해 아폴로 임무 다음으로 NASA의 돈을 빨아들였다. 1971년의 예산 삭감으로 인해 그랜드 투어만이 아니라 새턴 V 로켓을 포함한 다양한 계획에 차질이 발생했다.

예산의 전례 없는 삭감으로 인해 NASA는 모든 프로젝트의 우선순위를 정해야만 했다. 1970년 7월 26일부터 8월 15일까지 매사추세츠 주 우즈 홀에서 거의 90명의 과학자가 참여한 여름 연구가 진행되었다. 태양계 외곽 행성 작업 집단은 그랜드 투어 계획을 포기하지 않았다. 그들은 그랜드 투어 계획을 폐기하지 말라고 촉구했다. 반면에 프로젝트의 우선 순위를 정하는 집행 위원회는 목성 집약적인 탐사 인무를 선호했다. 목성 탐사선은 5년 동안 견딜 수 있는 우주선 개발과 대기 탐사선 설계만 하면 되는데 반해, 그랜드 투어 탐사선은 행성 대기권에 진입은 하지는 않지만 훨씬 긴 시간을 견딜 수 있는 우주선을 개발해야 했다. 본질적으로 전자가 더 싸게 먹혔다.

그랜드 투어에 반대하는 행성 과학자들도 나왔다. 한 쪽은 더 작고 비용이 적게 들고 더 짧은 기간의 임무를 선호했다. 다른 쪽은 대형 우주 망원경을 건설하자는 과학자들이었다. 집행 위원회는 우주 망원경 건설을 NASA 연구의 가장 높은 우선 순위 범주에 집어넣었다. 그랜드 투어보다 45인치 사양의 대형 궤도 망원경이 더 높은 우선 순위를 부여받게 됐다. 그랜드 투어엔 7억 달러가 소요될 것으로 예상됐다. 그랜드 투어는 비용이 너무 많이 들었기 때문에, 1970년 12월 우주 과학 위원회는 그랜드 투어 계획에 대해 이의를 제기했다. 그랜드 투어는 1976년과 1977년에 목성-토성-명왕성으로 2번, 1979년에 목성-천왕성으로 2번, 총 4번의 발사로 이루어졌다. NASA는 그랜드 투어의 비용을 최대 10억 600만 달러로 추산했다. 너무 비용이 많이 들었다.

NASA는 백악관과 미 의회에 로비를 벌였다. 그랜드 투어에 대한 지원을 활성화하기 위해 NASA의 관리자들은 1971년 8월 8일부터 14일까지 우즈 홀에서 열린 우주 과학 위원회 여름 연구를 개최했다, 그 전의 여름 연구와 달리, 이 해의 여름 연구는 외곽 행성 탐사 이야기만 이루어졌다. 여름 연구는 4대의 그랜드 투어 탐사선과 목성-토성에 대한 집중 연구가 모두 지원되어야 한다고 결론지었다. 하지만 NASA에 대한 자금 지원 수준이 낮아지면 목성과 토성에 대한 마리너 우주선 임무를 위해 그랜드 투어 계획을 포기해야 한다고 경고했다. 하지만 마리너 탐사 계획은 단편적인 방식으로 외곽 행성을 탐험한다는 원래의 1965년 우즈 홀 아이디어에서 진전이 없는 방안이었다.

NASA 관리자 제임스 플레처는 그랜드 투어를 취소한다. 1972년 1월 22일 NASA의 1973년 회계연도 예산 브리핑에서 NASA 관리자 플레처는 의회의 열광적이지 않은 반응 때문에 그랜드 투어가 예산안에서 제외되었다고 설명했다. 가장 최근의 우즈 홀 여름 연구에서 권고된 그랜드 투어의 대안 계획이 시작됐다. 마리너 목성-토성 탐사 계획이었다. 1971년 12월 NASA는 1973 회계연도 기금안을 받아들이고 목성과 토성을 탐사하는 새 프로그램을 계획하는 데 힘을 쓸 것이라고 관리예산실에 알렸다.

그런데 이상한 일이 있었다. 우주 과학 위원회의 찰스 H. 타운스는 마리너 우주선이 토성 너머에서도 계속 작동할 수 있고 우주 입자와 우주 장에 대해 매우 중요한 데이터를 반환할 수 있기를 희망한다고 밝혔다.

미 의회는 그랜드 투어를 마리너 목성-토성 계획으로 교체하고 1973 회계연도에 마리너 목성-토성 기금을 승인했다.

사실 JPL의 엔지니어들은 희귀한 행성 정렬 기회를 놓치기 싫었고 여전히 천왕성과 해왕성을 방문하기에 충분히 오래 지속되는 우주선을 제작할 모든 의도를 숨기고 있었다. 마리너 목성-토성 탐서선은 토성에서의 임무가 성공적으로 끝나면 천왕성으로 계속 갈 수 있다고 언급되었다. 프로젝트에 참여하는 과학자들은 마리너 목성-토성이 천왕성과 해왕성에도 갈 것이라는 것을 알고 있었다. 우주 과학국의 행성 프로그램 부국장인 S. Ichtiaque Rasool은 다음과 같이 회고했다. "예산이 적을 때 더 잘할 수도 있습니다."

4.3. NASA의 비밀 계획

NASA는 부족한 예산 때문에 마리너와 바이킹 호의 설계와 경험을 최대한 활용했다. 그리고 원자력 위원회에 RTG를 업그레이드 하도록 지시했다. 플루토늄 전지는 10년 이상 사용할 수 있어야 했다. 이는 해왕성을 만나기까지의 충분한 시간을 확보해준다. 의회와 관리예산실은 마리너 목성-토성 탐사 계획에 700만 달러를 추가로 승인했다. 그런데 NASA는 그 예산의 일부를 재프로그래밍 가능한 온보드 컴퓨터를 개발하는데 사용했다. 재프로그래밍 가능한 온보드 컴퓨터는 탐사선을 우주에서 기능하는 관측소로 유지하는 데 필수적인 것으로 판명났다.

한편 JPL은 이 마리너 탐사선에 비디오 카메라를 장착해야 한다고 주장했다. 마리너 목성-토성 프로젝트 관리자인 Harris M. "Bud" Schurmeier는 행성과 위성을 촬영하는 것의 비과학적 중요성과 과학적 중요성을 모두 이해하던 사람이었다.

1972년과 1973년에 각각 발사된 파이어니어 10호와 11호는 소행성대, 토성의 고리, 목성의 전자기 환경에 대한 더욱 확고한 연구 기반을 마련해줬다. 소행성과의 충돌 위험은 낮은 것으로 판명됐으나, 파이어니어 10호 덕에 목성 방사선의 위험성을 알 수 있었다. 파이어니어 11호는 1979년 9월 토성의 구름 꼭대기 21,000km 이내를 통과하여 토성과 토성 고리 사이의 좁은 영역이 안전하다는 사실을 입증했다. 파이어니어 10호와 11호의 탐사 결과는 마리너 목성-토성 계획에 많은 영향을 미쳤다.

파이어니어 10호 덕분에 목성의 방사선 수준이 예상보다 천 배나 더 강력하다는 것을 발견하자 NASA는 잠정적으로 자외선 광편광계 실험을 빼버리기로 결정했다. 그 기구 대신에, NASA 우주과학국의 S. Ichtiaque Rasool은 마리너 목성-토성에서 제안되었지만 그때까지 선택되지 않은 플라즈마 파동 실험을 포함시켰다. 1973년 9월 조사관과 장비의 최종 목록을 작성할 때 NASA는 개발 위험과 비용, 우주선 설계에 통합하는 어려움 때문에 미세 운석 실험을 빼버렸다. 보이저호가 할 작업들 중에는 독특한 것도 있었다. "Sounds of Earth"는 보이저가 지능적인 외계 생명체와 조우할 수 있으므로, 두 보이저 우주선 각각에 축음기 기록을 넣도록 했다. 12인치 구리 디스크에 녹음된 "Sounds of Earth"는 거의 2시간 동안 재생된다. 이게 그 유명한 골든 레코드이다.

4.4. 보이저 계획

마리너 목성-토성 임무란 이름은 발사 몇 달 전인 1977년 3월까지 계속 사용되었다. NASA 내부의 많은 사람들은 마리너 목성-토성 탐사선이 새 이름을 부여받을 만큼 마리너 임무에서 많이 진전됐다고 느꼈다. 일찍이 1971년에 JPL의 이사인 William H. Pickering은 이 한 쌍의 우주선에 Navigator라는 이름을 제안했었다. NASA는 새 이름을 선정하기 위해 이름 공모를 시작했고, 우승 후보인 "보이저"가 승인됐다.

보이저 1호, 2호라는 이름 대신 마리너 11호, 12호라는 이름도 사용되었으나 사람들은 NASA의 진짜 의중을 제대로 꿰뚫어보지 못했다. NASA는 최초의 마리너 계획대로 이 새 탐사선을 목성과 토성에만 보낼 생각이 아니었다.

보이저 2호는 1977년 8월 20일에 발사되었고, 보이저 1호는 1977년 9월 5일에 발사되었다. 발사 순서를 반대로 하기로 한 결정은 천왕성, 해왕성 탐사 및 그랜드 투어 임무의 가능성을 열어두기 위해서였다. 보이저 2호는 타이탄-켄타우로스 로켓의 최대 성능을 사용해 이전 그랜드 투어 계획의 궤적을 간신히 따라 잡고 천왕성과 조우할 계획이었다. 2주 후 보이저 1호가 목성과 토성을 향해 더 쉽고 빠른 궤적으로 날아갈 계획이었다. 보이저 1호는 보이저 2호보다 4개월 앞서 목성에 도착한 다음 9개월 더 일찍 토성에 도착할 예정이었다. 보이저 2호는 천왕성에 날아갈 궤적을 따라잡기 위해 먼저 지구를 출발했다. 두 보이저가 9개월 간격으로 토성에 도착하므로 보이저 1호가 토성에 도달하지 못하면, 어떤 이유에서든 보이저 2호가 천왕성과 해왕성 조우를 포기하고 목표를 변경해 토성 임무를 수행할 예정이었다.

4.5. 탐사선에 발생한 문제

1977년 11월 말, 보이저 2호가 목성으로 가는 도중에 보이저 2호의 두 대의 무선 송신기 중 하나의 성능이 저하되기 시작했다. 일단 문제가 생긴 송신기를 저전력 모드로 전환하고 문제를 진단하기로 했다. 뭔가 잘못됐지만 정확히 무엇인지 알 수 있는 방법이 없었다. 몇 달 후인 1978년 4월 보이저 팀은 보이저 2호의 백업 수신기가 단락된 캐패시터로 인해 지구에서 보낸 신호를 감지하지 못한다는 것을 발견했다. 그런데 이것보다 큰 정말 중대한 문제가 발생했다. 보이저 2호의 기본 라디오 수신기가 갑자기 완전히 고장났다. 보이저 2호는 실종됐다. 수신기와 통신할 수 없으면 보이저 2호는 임무를 계속할 수 없었다.

일반적으로 무선 수신기는 지구에서 전송된 신호의 도플러 이동을 자동으로 보정한다. 지구, 우주선의 속도와 방향의 변화는 도플러 이동(파동원과 관찰자의 상대 속도에 따라 진동수와 파장이 바뀌는 현상)을 일으킨다. 도플러 이동을 보상하는 기능이 없으면 보이저 2호의 무선 시스템은 전송된 신호를 감지할 수 없게 된다.[17] 보이저 2호의 무선 문제에 대한 해결책은 NASA 심우주 통신망 엔지니어들로부터 나왔다. 그들은 예상되는 도플러 이동을 보상하기 위해 지구에서 전송되는 무선 신호의 주파수를 천천히 변화시키는 컴퓨터 테이프를 준비했다. 스페인 마드리드 외곽의 심우주 통신망 스테이션은 1978년 4월 13일에 첫 번째 테스트 신호를 전송했다. 53분 후 보이저 2호의 반응이 돌아왔다. 해결책이 작동했다. 엔지니어들은 보이저 2호와의 통신이 다시 끊길 것을 두려워해, 1978년 10월에 무선 통신이 다시 한 번 끊어진 상황에서 목성과 토성에 접근했을 경우 자동적으로 해야할 가장 필수적인 과학 실험 명령을 보이저 2호의 컴퓨터 메모리에 가득 채워넣었다. 천왕성과 해왕성의 확장 임무에서도 동일한 방법을 사용했다.

보이저 1호가 목성에 도달하기 전인 1978년 2월 23일, 스캔 플랫폼이 움직이지 않는 문제가 발생했다. 스캔 플랫폼은 카메라, 분광계, 광편광계를 특정 방향으로 조준하도록 하기 위한 3개의 축을 가지고 있다. 따라서 스캔 플랫폼 고장은 중요한 과학적 관찰을 망칠 위험이 있었다. 운 좋게도 우주선에 전송된 명령 시퀀스는 스캔 플랫폼을 움직이는 데 성공했다.

목성의 방사선이 너무 강하단 점도 문제였다. 목성의 높은 방사선은 명령을 전송하는 데 어려움을 일으켰고 광편광계 장비는 방사선 손상을 입었다.[18]

게다가 1980년 11월 보이저 1호가 토성을 떠날 때 플라즈마 실험 장치는 데이터 전송을 중단했다. 1978년 2월에 발생했던 스캔 플랫폼 문제와 마찬가지로 그 해 초 3개월 동안 유사한 결함으로 기기가 작동하지 않았다.

보이저 2호의 대부분의 토성 탐사가 끝났을 때 220파운드 무게의 스캔 플랫폼이 멈추는 사고가 발생했다. 탐사선의 카메라는 검은 우주의 이미지만을 보내고 있었다. 엔지니어들은 지구에 있는 복제 장비[19]가 시연한 결과를 토대로, 보이저 2호의 과도한 작업량과 비효율적인 윤활유 때문에 스캔 플랫폼 문제가 발생한 것이라 진단했다. 천왕성 탐사를 위해 탐사선은 가능한 한 큰 방위각 변경을 수행하도록 동체를 회전시켰다. 이후 보이저 2호의 스캔 플랫폼은 느린 속도로 더 작게만 이동했다.

토성에서의 스캔 플랫폼 고장은 대부분의 과학적 관찰이 이루어진 후에 발생했다. 그럼에도 불구하고 일부 중요한 과학적 관찰이 방해를 받았다. 토성 탐사 후반기에 과업을 배정받은 과학자들은 화를 냈다. 엔셀라두스의 몇몇 이미지 소실은 뼈아픈 피해였다. 테티스의 사진도 소실되어, 행성 매핑에 실패했다. 토성 고리의 어두운 면을 이미징하는 작업도 실패했다. 항성 베타 타우리를 통해 토성 고리 물질의 적외선 측정, 자외선 분광도 하려 했으나 제대로 이루어지지 못했다.

4.6. 천왕성-해왕성으로의 임무 확장

NASA의 과학자들은 희귀한 행성 정렬 기회를 놓치기 싫어했다. 그들은 보이저 2호를 천왕성으로 보내고 싶었다. 그러러면 일단 천왕성 임무 확장 예산을 받아내야 했다.

1975년에 우주 과학 위원회는 마리너 목성-천왕성 탐사선을 1979년 11월에 발사해 1981년 4월에 목성을 경유한 뒤 1985년 중반에 천왕성에 도달할 수 있도록 하는 계획안을 권고했다. 다른 제안에는 향후 갈릴레오(탐사선)가 되는 마리너 목성 궤도선 계획도 있었다. 마리너 목성-천왕성 탐사선은 NASA의 1977 회계연도 예산으로 계획되었으며 1억 7,700만 달러의 가격표를 가지고 있었지만 미 행정부의 연방 예산 축소로 인해 심각한 문제에 직면했다.

이미 지구를 출발한 보이저 프로젝트에 천왕성 탐사를 추가하는 것은, 향후 계획된 1억 7,700만 달러 규모의 마리너 목성-천왕성 계획보다 훨씬 가격이 저렴했다. 덕분에 상대적으로 가격이 싸보인 보이저 2호의 임무 확장 계획은 1980년 11월 승인을 받을 수 있게 됐다. 다만 전제조건이 붙었다. 보이저 1호가 토성 고리 연구와 타이탄 연구를 성공적으로 완수해야 했고, 보이저 2호가 천왕성까지 날아가기에 괜찮은 상태여야만 했다.

천왕성 탐사를 준비하는데 JPL엔 5년의 여유시간이 남아있었다. 1986년 1월 안에 보이저 2호는 천왕성에 도달할 예정이었다. 보이저 임무를 천왕성과 그 너머로 확장하려면 우주선을 재설계하고 지구의 통신 시설을 업그레이드 해야만 했다.

심우주 통신망과 통신해야 하는 보이저 2호와 지구 사이의 광대한 거리 문제와 더불어 이미징 및 특정 과학 실험에 필요한 햇빛이 천왕성에는 굉장히 부족하단 문제를 해결해야만 했다. 천왕성에 도달하는 햇빛은 토성의 4분의 1에 불과하며, 지구의 400분의 1 미만 수준이다. 카메라의 노출 시간은 더 길어져야 했다. 과학자들은 보이저 2호의 카메라 셔터 속도를 줄였다. JPL의 과학자들은 마리너 10호의 카메라를 업그레이드 하는 과정에서, 원할 때 이미지 신호를 3배 더 느리게 읽는 새로운 전자 기술을 개발해냈다. 보이저 카메라가 이 저속 모드에서 작동될 때 비디오 신호는 카메라에서 바로 탐사선의 송신기로 보내져 지구로 바로 전송된다. 낮은 무선 전송 속도는 토성 탐사 과정에서 실시간 통신을 하기에 적합했다.[20]

보이저는 천왕성에서 느린 카메라 모드와 느린 전송 속도를 사용하기로 했지만, 향상된 데이터 압축 및 인코딩 기술 같은 추가 기술이 필요했다.

NASA는 1973 회계연도에 마리너 목성-토성 탐사선 기술 개선을 위해 부여받은 추가 지출 700만 달러 중 일부를 오류가 없는 데이터를 전송하기 위한 전자장치 설계에 사용했었다. JPL의 엔지니어는 Reed-Solomon 코딩을 개발해 심우주 통신망을 통해 보이저의 컴퓨터로 향상된 인코딩 기술, 압축 기술 같은 새로운 기능을 전송했다. 보이저 2호는 우주에서 컴퓨터 업데이트를 받았다. 압축 업데이트 이전에 보이저는 모든 이미지의 각 픽셀의 전체 광도 값을 지구로 전송했지만, 압축 업데이트를 받은 보이저 2호는 각 이미지의 각 라인에 있는 인접 픽셀들 사이의 광도 차이값만을 지구에 전송한다. 압축 기술은 필요한 통신 속도를 2.5배 감소시켜 매우 먼 거리에서 효율적인 데이터 전송을 가능케 만든다. 하지만 새로운 압축 기술엔 위험성이 따랐다. 압축 기능은 우주선의 백업 컴퓨터에 새로운 작업으로 할당됐는데, 기본 비행 데이터 컴퓨터에 문제가 발생하면 백업 컴퓨터가 압축 명령을 수행하는 데 역할이 묶여 사실상 메인 컴퓨터가 고장나는 사고가 발생하면 임무 전체를 망칠 위험성이 있었다.

나사는 지상 통신 시설을 업그레이드해야 했다. 천왕성까지의 거리는 10억km가 넘었고 신호 강도는 토성의 4분의 1 수준이다. 기존의 심우주 통신망 인프라로는 먼 거리에서 보이저와 적절하게 통신할 수 없었다. 해결책은 전파 천문학에서 일반적으로 사용되는 안테나 배열 기술을 사용하는 것이었다. 복수의 안테나를 합쳐 하나의 강력한 안테나 효과를 기대하는 기법으로, 즉 여러 대의 전파 망원경을 무선 연결을 통해 하나처럼 합치는 방법이다. 호주 캔버라의 심우주통신망 시설에는 2채의 34미터 안테나와 1채의 64미터 사양 접시 안테나가 함께 배치되었다.. NASA는 국제 협정을 통해 호주 캔버라 심우주통신망 접시 안테나를 무선 마이크로파 연결을 통해 200km 떨어진 파크스 전파 천문대와 연결했다. 호주의 심우주통신망이 천왕성에 있는 보이저 2호를 가장 잘 볼 수 있는 위치였기에 만반의 준비를 했다.

미국 캘리포니아 골드스톤 심우주통신망에도 비슷한 준비가 이루어졌다. 해왕성은 토성보다 지구에서 3배 더 멀리 떨어져 있기 때문에 보이저의 X-밴드 무선 신호는 1979년 목성과 조우했을 때보다 1/10 미만, 천왕성 조우 때보다는 1/2 미만 수준일 것이다. 골드스톤의 64미터 안테나는 안테나 접시 직경 70미터 사양으로 업그레이드 되었고 수신 시스템은 개선됐다. 34미터 사양의 보조 안테나가 설치되었다. 나사는 해왕성의 보이저와 통신하기 위해 뉴멕시코에 위치한 전파 망원경인 VLA와 심우주통신망을 연동시켰다. 나사는 27채의 VLA 안테나 각각에 저잡음 X-밴드 수신기를 설치했다. 여러 대의 안테나를 하나처럼 합치는 전파천문 기술은 VLA가 수신한 전파를 골드스톤 안테나가 수신한 전파와 결합하여 더 많은 데이터 속도를 제공할 예정이었다. 이러한 마이크로파 연결을 통해 골드스톤의 안테나만 사용하는 것보다 두 배 이상의 통신속도를 확보할 수 있었다.

골드스톤의 안테나와 VLA의 안테나를 연결했을 때 과학자들은 태양계를 탐사할 수 있는 비범한 능력을 가진 레이더를 만들었다는 사실을 깨달았다. 캘리포니아 공과대학교와 JPL은 이 레이더를 이용해 타이탄, 금성, 화성, 수성 등을 탐사했고 그들은 수성의 극지방에서 얼음의 존재를 포착했다.

4.7. 인류의 첫 천왕성 조우

4.8. 인류의 첫 해왕성 조우

5. 임무


보이저 2호는 역사상 가장 위대한 항해자라는 말이 어울릴 정도로 많은 발견을 이루어냈다. 화성과 당시에는 아직 행성이었던 명왕성을 제외한 모든 외행성[22], 즉 모든 목성형 행성을 방문해 준 덕택에 엄청난 수확을 과학계에 안겨주었다.

네 개의 외행성들(소위 목성형 행성), 특히 천왕성과 해왕성에 대해 우리가 알고 있는 대부분의 정보는 이 보이저 2호에 의해 밝혀진 것이다. 참고로 보이저 2호는 현재까지 천왕성과 해왕성을 방문한 유일한 탐사선이다. 즉 사람들이 수많은 매체나 과학 교과서 등에서 본 천왕성과 해왕성의 고화질 사진들은 하나도 예외 없이 보이저 2호가 찍은 것들이다.[23] 구체적으로는 외행성들의 구조와 구성 물질 조사, 고리의 존재 확인, 각 행성별로 수십 개씩에 이르는 새로운 위성의 발견 등이 있다. 특히 목성의 갈릴레이 위성인 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토와 토성의 위성 중 가장 큰 타이탄 등에 대한 상세한 정보는 이후 과학자들은 물론 SF 소설가들에게도 새로운 영감을 안겨 주었다.

우주 공간은 중력과 마찰력이 거의 없는 상태이기 때문에 한 번의 가속을 가지고도 관성으로 등속직선운동이 가능하므로 비행에는 동력이 필요 없지만, 탑재된 장비를 구동하는 데에는 전력이 필요하기 때문에 보이저호는 플루토늄을 이용한 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)로 전력을 얻고 있다. 각종 위성과 탐사선에 흔하게 사용되는 태양전지 판을 사용하지 않는 이유는, 보이저호는 외우주 탐사선이라 태양계에서 아주아주 멀리 떨어진, 태양빛이 매우 미약한 곳에서도 활동해야 하기 때문이다.

보이저에 사용된 원자력 전지는 플루토늄 238을 사용하는데, 반감기가 87.7년이다. 이론적으로는 1년에 0.787%(4와트)씩 성능이 떨어지지만 실제로는 열-전기 전환 성능도 같이 떨어져, 2001년 즈음에는 출력이 315W로 기존 470W의 67%로 떨어졌고 2009년에는 출력이 58% 정도로 떨어졌다. 2020년까지는 지구와의 통신을 유지하는 데 충분한 전력을 공급받을 수 있으며, 발사 후 만 48년째가 되는 2025년 이후에는 출력이 너무 떨어져 탑재된 장비들이 작동을 멈추고 지구와의 교신도 중단될 것으로 예측된다. 나사는 보이저 호를 힘 닿는 데까지 가능한 한 살려두기 위해 기능을 하나둘 꺼 가면서 전력을 절약하고 있지만,[24] 이마저도 약 2030년이면 한계를 맞이해 완전히 고갈될 것으로 보인다.

또한 태양권을 벗어나면서 미지의 성간 물질과 우주방사선에 노출돼, 사전에 예측할 수 없었던 문제에 직면했다. 탐사선의 움직임을 담당하는 자세 제어 시스템(AACS)에 원인을 알 수 없는 오차가 발생해 지구를 향하는 안테나의 방향이 틀어졌고 지구에서 수신되는 시그널의 세기도 약해졌다. 이를 통해 앞으로는 다른 장비들도 조금씩 손상을 입어 제 기능을 하지 못할 가능성이 거론됐다. 전력 고갈이 먼저일지, 고장으로 더 빨리 정지할지 알 수가 없다.

그래도 보이저는 교신이 끊긴 후로도 끊임없이 우주공간을 향해 등속운동을 하며 나아갈 것이다. 두 탐사선 모두 현재 상태는 정상이다.

탐사선을 발사 후 리프로그래밍한 최초의 사례이며, 태양권 밖으로 나간 몇 안 되는 인공 물체이기도 하다.

보이저에는 지상으로부터 명령을 받고 문제를 검출하는 컴퓨터 명령 시스템(CCS)를 비롯한 과학 장비들을 제어하고 데이터를 수집하는 비행 데이터 시스템(FDS), 탐사선의 움직임을 담당하는 자세 제어 시스템(AACS) 총 세 종류의 컴퓨터가 2대씩 실려 있다. 촬영에는 필름카메라를 주로 사용했고 전자동으로 필름을 되감는 시스템이 첨단 카메라로 인식되던 이 시절에 보이저호에는 디지털 카메라가 탑재됐다. 얼마나 초첨단 장비들이 집약됐는지 짐작하게 한다. 디지털 카메라의 해상도는 800 TV 라인으로, 1라인 당 800개의 픽셀로 이루어져 있다.(800 pix/line)[25] 1픽셀의 크기는 14µm이다.[26]

이상의 것들 외에도 보이저호에는 당대 첨단 과학이 집약된 연구실로 불릴 정도로 촘촘하게 다양한 장비가 탑재됐다. 나열하기 힘들 정도로 많다.
NASA 공식 FAQ에 따르면 총 메모리가 68KB이고 초당 8,000개 정도의 명령을 수행할 수 있다. 1970년대에 만들어진 컴퓨터지만 특정 목적에 특화된 프로그램만 쓰는 만큼 성능이 낮아도 큰 문제는 없다. 한편 지상에 있는 보이저 코드는 원래 포트란으로 작성되었으며, 나중에 C로 바뀐 부분도 있으나 일부는 여전히 포트란이다. 상황이 이러다 보니 어지간히 프로젝트에 익숙하지 않고는 유지보수가 어려워서, 2015년에 보이저 프로젝트에 원래부터 참여했던 마지막 사람(Larray Zottarelli)이 은퇴를 준비한다는 소식이 전해졌을 때 인력 수급의 문제가 제기되기도 했다.[27]

RAM 용량이 너무나 작기 때문에 기억장치도 달려있는데, 8트랙 테이프에 디지털로 정보를 기록한다. 관측을 통해 얻어진 정보를 테이프에 기록한 후, 테이프도 용량이 크지 않기 때문에 일단 지구로 송신을 완료하면 새로운 관측정보로 덮어쓴다. 그렇다, 보이저들이 보내온 외행성들의 장엄한 모습은 전부 카세트 테이프보다 더 구형인, 요즘 세대들은 들어보지도 못한 8트랙 테이프에 담겼던 정보인 것이다(...) 참고로 보이저 1호의 컴퓨터의 사양은 닌텐도 패밀리컴퓨터의 사양과 비슷하다고 한다.

5.1. 골든 레코드

파일:The Goiden record-2000-001976.jpg파일:external/upload.wikimedia.org/The_Sounds_of_Earth_Record_Cover_-_GPN-2000-001978.jpg
골든 레코드

칼 세이건의 아이디어로 보이저 안에는 혹시라도 만에 하나 존재할지도 모르는 외계 생명체가 보이저를 발견할 경우 인류 문명에 대한 정보를 얻을 수 있도록 골든 레코드가 실려 있다. 엄밀히 말하면 인류가 앞으로 역사상 가장 멀리까지 보낼 인공 물체이기에 실린 상징적 의미가 크다. 레코드는 아니지만, 파이어니어 10호, 파이어니어 11호에도 금속판이 실려있다. 인류를 소개하는 메시지로 아레시보 메시지와 비슷하다.
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골든 레코드를 부착하는 과학자

5.2. 창백한 푸른 점(Pale Blue Dot)

파일:external/www.hostmysite.ca/earth_pale_blue_dot.jpg
동그라미 속 0.12픽셀짜리 작은 점이 바로 우리가 사는 지구이다.

1990년, 태양계를 벗어나기 직전 명왕성 궤도 근처에서 보이저 1호는 지구의 지령에 따라 자세를 제어, 신호 도달에 6시간이 걸리는 명왕성 근처 우주 공간에서 계획에도 없던 지구를 조준해 사진을 찍었다.[28] 여기에 유명한 이야기가 있다. 보이저 프로젝트에 참여한 칼 세이건은 보이저 1호의 카메라 방향을 지구 쪽으로 돌려 찍자는 제안을 했다. 칼 세이건이 이 사진을 표지로 실은 저서 '창백한 푸른 점(Pale Blue Dot)'에서 말하기를, 자신도 그 머나먼 거리에서 지구를 찍는 것은 과학적 활동과 별 관련이 없다고 생각하긴 하나, 우주 속 인류의 위치를 바라볼 수 있는 좋은 기회가 될 것이라 판단해서 제안했다고 한다. NASA 측도 대체로 세이건의 의견을 지지하는 입장이었으나, 칼 세이건의 생각과는 달리 전문가들은 어마어마한 예산을 투입한 보이저 1호에게 만에 하나 카메라 방향을 돌렸다가 태양빛 때문에 카메라 렌즈에 손상이 가는 것을 원치는 않았고 제안은 무산되나 싶었다. 그러나 칼 세이건의 제안에 꽤나 호의적이었던 당시 NASA 국장이였던 전 우주 비행사 리처드 트룰리가 보이저 호의 카메라를 돌려 지구 쪽으로 사진을 찍으라고 지시하는데, 그것이 바로 상단의 사진이다. 사진을 찍은 날짜는 1990년 2월 14일이었다.
파일:Venus-Earth-voyager-1_edited-1.jpg
지구와 금성, 그리고 태양

정확히는 지구만 찍은 것이 아니라 태양과 함께 지구를 포함한 태양계의 여섯 개 행성들을 촬영한 사진[29] 중 지구 부분만 잘라낸 것이다. 이때 태양과 함께 찍었던 행성들은 금성, 지구, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성.[30] 사진에서 지구 위를 지나가는 광선은 태양광이 아니라 보이저 1호의 카메라에 태양빛이 반사되어 생긴 것으로, 우연한 효과에 불과하다.

그리고 칼 세이건은 인류에게 잊지 못할 메시지를 전한다. 참고로 그의 저서이자 역작 코스모스 리부트판에서 다시금 현대의 기술력으로 그의 아래 명언을 영상으로 빚어낸 자료가 있으니 이 영상을 먼저 보기를 추천한다.
저 점을 다시 보라. 저 점이 여기다. 저 점이 우리의 고향이다. 저 점이 우리다. 당신이 사랑했던 모든 사람들, 당신이 아는 모든 사람들, 당신이 한 번이라도 들어봤던 모든 사람들, 지금까지 존재했던 모든 인류가 저 점 위에서 살았다. 우리의 기쁨과 고통, 수천 가지의 신앙, 이데올로기, 경제 정책, 모든 사냥꾼과 약탈자, 모든 영웅과 비겁자, 모든 문명의 창조자와 파괴자, 모든 왕과 소작인, 모든 사랑하는 연인들, 모든 어머니와 아버지, 희망에 찬 아이들 발명자와 탐험가, 모든 도덕적 스승들, 모든 부패한 정치인, 모든 '슈퍼스타', 모든 '최고위 지도자들', 우리 인간이라는 종의 역사에 등장했던 모든 신성한 사람들과 천벌을 받은 사람들이 저 햇살에 떠 있는 티끌 위에서 살았던 것이다.

지구는 광대한 우주에서 아주 작은 무대에 불과하다. 영광과 승리감에 젖어, 저 점의 조그마한 일부분을 잠깐 동안 차지하는 지배자가 되려 했던 그 모든 장군과 황제에 의해 학살당해 뿌려진 피의 강을 생각해보라. 이 점의 한쪽 구석에 사는 주민들이 다른 구석에 사는, 자신들과 거의 비슷하게 생긴 주민들을 찾아가 끊임없이 자행했던 잔혹한 일들에 대해 생각해보라. 그들 사이에 얼마나 자주 오해가 발생했을지. 다른 사람을 죽이고 싶어 얼마나 안달했을지. 그들의 증오가 얼마나 뜨거웠을지.

우리가 우주에서 대단히 특권적인 위치에 있다는 우리의 망상과 우리의 상상 속에만 존재하는 자만심과 가식은 이 창백히 빛나는 점 때문에 그 정당성을 의심받을 수밖에 없다. 우리의 행성은 거대하게 둘러싼 우주의 어둠 속에 외롭게 떠 있는 작은 반점에 불과하다. 이 어둡고 광활한 우주 안에 우리를 우리 자신으로부터 구하러 올 다른 이는 아무 데도 존재하지 않는다.

현재까지 지구는 생명을 품고 있다고 알려진 유일한 세계다. 적어도 가까운 장래에 우리 인류가 이주해 갈 수 있는 곳은 아무 데도 없다. 방문은 가능하지만, 정착은 아직 안 된다. 좋든 싫든, 지금 당장은 우리가 이 지구를 지켜내야 한다.

사람들은 천문학을 통해 겸손함과 인격을 함양할 수 있는 경험을 하게 된다고들 한다. 우리의 작은 세상을 멀리서 찍은 이 사진보다 인간의 자만심이 얼마나 어리석은지 잘 보여줄 수 있는 것은 없을 것이다. 나에게 있어서 이 사진은 우리가 다른 이들에게 더 많은 인정을 베풀어야 하고, 우리가 지금껏 유일한 고향이라고 알고 있는 저 창백한 푸른 점을 보호하고 소중히 생각해야 한다는 점을 분명하게 보여주고 있다.

{{{#!folding【원문 펼치기 · 접기】
Look again at that dot. That's here. That's home. That's us. On it everyone you love, everyone you know, everyone you ever heard of, every human being who ever was, lived out their lives. The aggregate of our joy and suffering, thousands of confident religions, ideologies, and economic doctrines, every hunter and forager, every hero and coward, every creator and destroyer of civilization, every king and peasant, every young couple in love, every mother and father, hopeful child, inventor and explorer, every teacher of morals, every corrupt politician, every "superstar," every "supreme leader," every saint and sinner in the history of our species lived there - on a mote of dust suspended in a sunbeam.

The Earth is a very small stage in a vast cosmic arena. Think of the rivers of blood spilled by all those generals and emperors so that, in glory and triumph, they could become the momentary masters of a fraction of a dot. Think of the endless cruelties visited by the inhabitants of one corner of this pixel on the scarcely distinguishable inhabitants of some other corner, how frequent their misunderstandings, how eager they are to kill one another, how fervent their hatreds.

Our posturings, our imagined self-importance, the delusion that we have some privileged position in the Universe, are challenged by this point of pale light. Our planet is a lonely speck in the great enveloping cosmic dark. In our obscurity, in all this vastness, there is no hint that help will come from elsewhere to save us from ourselves.

The Earth is the only world known so far to harbor life. There is nowhere else, at least in the near future, to which our species could migrate. Visit, yes. Settle, not yet. Like it or not, for the moment the Earth is where we make our stand.

It has been said that astronomy is a humbling and character-building experience. There is perhaps no better demonstration of the folly of human conceits than this distant image of our tiny world. To me, it underscores our responsibility to deal more kindly with one another, and to preserve and cherish the pale blue dot, the only home we've ever known.}}}

이 사진 촬영을 마지막으로 NASA는 보이저 1호에 카메라 장비의 전원을 내리라는 명령을 송신했다.[31]

5.3. 가족 사진(Family Portrait)

위의 창백한 푸른 점과 함께 보이저 1호가 남긴 마지막 사진이다. 60장의 프레임으로 구성되었으며, 창백한 푸른 점을 포함한다. 금성, 지구, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등 6개 행성과 태양이 등장한다.

6. 성간 탐사와 임무 종료 이후


춥고 어두운 먼 우주에서, 보이저는 아직도 여행을 계속하고 있다. 보이저에 탑재된 플루토늄의 수명이 2020년대까지이므로, 이때까지 NASA와의 교신이 계속되는 한 보이저의 외우주 탐사는 거의 기정사실화되고 있다. 보이저와 지구 간의 교신은 2020년대 중반이면 끊길 것이나, 그 후에도 보이저는 계속 우주공간을 나아갈 것이다.

6.1. 2020년 DSN 안테나 점검

2020년, 보이저 2호에 유일하게 명령을 내릴 수 있는 호주 캔버라[34]의 DSN(Deep Space Network) 안테나[35] 점검으로 180억km 떨어진 보이저 2호와 교신이 두절됐다. 만들어진 지 40년이나 지난 설비라서 노후화된 부분을 수리할 겸 향후 발사되는 퍼서비어런스 등과 통신하기 위해 성능을 업그레이드시켜야 했기 때문이다. 2020년 10월 28일에 업그레이드된 안테나로 보이저 2호에 신호를 보내 시험 통신을 시도했고 보이저 2호로부터 아무 문제 없이 메시지를 수신했다는 답신을 받았다고 NASA에서 밝혔다.

2021년 2월 24일, 호주 캔버라 기지국의 전파 안테나 '딥 스페이스 스테이션 43'(DSS43)의 성능 개선 작업이 완료되면서 보이저 2호와의 통신도 11개월만에 다시 성공했다. 앞으로도 4~8년간은 임무를 더 수행할 수 있을 것으로 예상된다.#

보이저 1호 장비를 통해 성간 매질을 구성하는 전리된 고온 기체인 플라스마가 지속해서 약하게 떨리며 윙윙거리는 것을 포착했는데, 이것이 플라스마 밀도를 보여 줌으로써 성간 매질과 태양풍의 상호 작용이나 성간 환경에서 태양권 보호막 형성과 조정 등에 관해 분석할 수 있게 됐다는 것이다.#

6.2. 일부 메모리 손상으로 인한 연락 두절과 해결

2023년 11월중 보이저 1호에 문제가 생겨, 정상적인 데이터가 아닌, 뭔가에 걸려 루프에 빠진 듯한 내용만을 보내오고 있는 상황에 빠졌다. 이 문제의 해결을 위해 원인을 파악 중이지만, 언제 해결될지 확신하기 힘들었다.#

NASA에서는 탑재된 컴퓨터의 상태를 파악하기 위한 신호를 보이저 1호로 보냈고, 약 5개월 만인 2024년 3월 3일에 드디어 메모리 상태를 어느 정도 확인할 수 있는 의미있는 데이터를 수신하는 데 성공하였다.#

이후 2024년 4월 고장의 원인을 파악하였다. 탐사선에 탑재된 메모리 중 1개에 고장이 발생한 것으로 추정되었고, 이에 따라 엔지니어들은 해당 원인을 제거하기 위한 방법으로# 손상된 메모리의 영향을 받지 않도록 소프트웨어를 재작성해 복구에 성공했다. #

6.3. 2024년 일시적 통신 장애

2024년 10월 16일 NASA 비행팀은 보이저 1호의 기능 유지를 위해 히터 하나를 켜도록 명령을 내렸다. 보이저 1호의 가용 전력 이내라고 판단하여 발신한 명령이었지만 이것은 문제의 시작이 되었다.

DSN이 10월 18일 보이저 1호의 신호를 감지하지 못하게 되면서 이 문제가 인식된다.[36] 비행팀은 연락이 두절된 이유로 보이저 1호가 히터를 켜면서 스스로 전력 부족이라 판단하고 오류 보호 시스템(Fault Protection System)을 가동한 것으로 추정하였다. 보이저 1호가 전력을 아끼기 위해 송신 세기와 주파수를 변경한 것으로 짐작한 비행팀은 18일 늦은 시간에 마침내 신호를 다시 감지하고 보이저 1호가 안정적인 상태에 있다고 보고한다.

하지만 바로 다음 날인 19일부터 보이저 1호로부터 아무 신호도 발신되지 않게 된다. 엔지니어들은 보이저 1호의 오류 보호 시스템이 두 번 더 작동해 X밴드 송신기를 끄고 1981년 이후 한 번도 교신에 쓴 적이 없는 S밴드 송신기를 주교신수단으로 변경한 것으로 추정했다. S밴드 송신기는 신호가 훨씬 희미하기 때문에[37] 정상 가동이 되고 있다고 가정하더라도 지구에서 감지할 수 있을지 엔지니어들이 확신하기 어려웠다. 10월 22일 비행팀은 회의적인 가능성에도 불구하고 S밴드를 통해 보이저 1호에 명령을 발신하였으며, 다행히 10월 24일 DSN에서는 보이저 1호가 발신하는 S밴드 신호를 감지하는 데 성공한다.#

비행팀은 X밴드 송신기를 켜라는 명령을 내리는 위험을 감수하기 전에 우선 S밴드 송신기가 정상적으로 작동하는지를 확인하였고 이것을 통해 정보를 모아 보이저 1호가 왜 오류 보호 시스템을 가동했는지 연구할 예정이다.# NASA측은 S밴드를 통해 과학 데이터는 고사하고 탐사선 자체 상태 보고도 받지 못하고 있으며 이 방법은 감도가 너무 약하기 때문에 명령 발신 및 탐사선의 안테나가 지구를 제대로 향하고 있는지 점검하는 최소한의 용도로만 기능한다고 한다.#

11월 7일, X밴드전환을 성공적으로 수행하여, 다시 정보를 수신할 수 있게 되었다. #

7. 기타

8. 영향을 받은 매체, 작품

인류의 모습을 담은 물건을 지닌 채 끝없이 우주로 나아가는 탐사선이라는 컨셉이 굉장히 낭만적인지라 많은 SF 창작물에서 소재가 되거나 패러디되는 일이 많다.

9. 둘러보기

인류의 목성 탐사
{{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ] 이름 접근 시기 (최근접) 운영 주체 탐사 방식
<colbgcolor=#fff,#000> 파이어니어 10호 1973년 NASA 중력도움
파이어니어 11호 1974년 NASA 중력도움
보이저 1호 1979년 NASA 중력도움
보이저 2호 1979년 NASA 중력도움
율리시스 1992년 1차, 2004년 2차 NASA / ESA 중력도움
갈릴레오 1995 ~ 2003년 NASA 목성 궤도선 & 목성 대기 진입 탐사선
카시니-하위헌스 2000년 NASA / ESA 중력도움
뉴 호라이즌스 2007년 NASA 중력도움
주노 2016년 ~ NASA 목성 궤도선
목성 얼음 위성 탐사선 2023년 발사 ESA 가니메데 궤도선
유로파 클리퍼 2024년 발사 NASA 유로파 궤도선
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인류의 토성 탐사
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<colbgcolor=#fff,#000> 파이어니어 11호 1979년 NASA 중력도움
보이저 1호 1980년 NASA 중력도움 + 타이탄 중력도움
보이저 2호 1981년 NASA 중력도움
카시니-하위헌스 2004년 ~ 2017년 NASA / ESA 토성 궤도선 & 타이탄 착륙선
드래곤플라이 2027년 발사예정 NASA 타이탄 착륙선
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인류의 천왕성 탐사
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<colbgcolor=#fff,#000> 보이저 2호 1986년 NASA 중력도움
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인류의 해왕성 탐사
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<colbgcolor=#fff,#000> 보이저 2호 1989년 NASA 중력 도움 + 트리톤 근접 비행
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10. 관련 문서


[1] 두 탐사선의 무게가 같다.[2] 일반용 PC의 ATX 파워서플라이 전력 500W와 거의 비슷하다.[3] 발사 당시에는 이게 '예정'이었으나, 실제로 그 예상에 맞게 이루어졌다.[4] 지구와 가까운 태양계 행성들을 연구하기 위해 우주 탐사선을 보내는 임무. 1962년~1973년 사이 10개의 탐사선을 화성, 금성, 수성에 발사해 탐사작업에 나섰다.[5] 엄밀히는 영원히 '똑바로' 날아가는 것은 아니다. 보이저의 속도는 우리 은하의 탈출 속도(약 550km/s)에는 한참 못 미치기 때문에, 장기적으로는 우리 은하의 다른 천체들(약 2억 3천만 년 주기)과 비슷하거나 더 늦게 우리 은하의 중심을 공전하게 될 것이다.[6] DSN 기지국은 한국형 달탐사선 다누리와의 교신 역할 또한 분담하고 있다.[7] -160 dBm(1.0 x 10-22 kW)[8] 간혹 태양으로부터의 거리는 멀어지고 있으나 지구로부터의 거리는 가까워지는 시기가 있는데, 이는 보이저의 속도보다 지구의 공전속도가 빠르기에 지구가 보이저호가 날아가는 방향쪽으로 돌아가며 공전하는 때인 6개월 동안 지구와 보이저 사이의 거리가 일시적으로 가까워지기 때문이다.[9] 2024년 9월 26일[10] 태양으로부터 약 246.5억km(164.8AU)[11] 태양으로부터 약 205.9억km(137.7AU)[12] 해당 거리는 23광시에 해당한다고 할 수 있다.[13] 이 사실은 1964년 독일의 Gary Flandro라는 항공우주 연구원(당시 미국 캘리포니아 공대에서 박사 과정을 밟고 있던 대학원생)이 논문을 쓰다가 발견했다. 그리고 이후 외행성 탐사선들은 스윙바이 궤도에 맞추어져 발사되기 시작했다.[14] 그 뒤에 발사될 보이저 3호가 명왕성을 탐사하려고 했으나 1975년 계획이 취소됐다. 이때 명왕성 탐사의 최적의 기회를 놓쳐버린 셈이니 이후 수십년을 기다려야 했던 상황이었다. 이후 우여곡절 끝에 뉴 호라이즌스가 발사되었으나... 명왕성으로 향하던 도중 그새 2006년 8월 국제천문연맹에서 행성에 대한 정의와 행성이 되기 위한 조건을 내놓으며 명왕성의 행성 지위가 박탈되고 말았다.(...)[15] 토성에서의 통신 속도는 목성에서의 절반에 불과했다.[16] 두 보이저 탐사선은 목성을 스윙바이 하는 동안 많은 방사선을 견딜수 있도록 상당한 두께의 차폐물을 장착하였다. 만일 보이저 탐사선 내부에 사람이 타고 있었다면 바로 30,000 시버트에 달하는 엄청난 방사능에 직격당해 그대로 분해되어 버릴 것이다. 참고로 체르노빌 원자력 발전소 폭발 사고 직후 지붕 위에서 방사선의 수치가 120 시버트였고, 사람이 2분 이상 지붕 위에 있을 경우 생명이 위험했다.[17] 여담으로 카시니 하위헌스도 도플러 이동 보정 문제 때문에 타이탄 탐사 계획을 날려먹을 뻔 했다.[18] 이미 보이저보다 앞서 목성을 방문한 파이어니어 10호 덕분에 보이저 호는 목성 방사선을 철저히 대비한 상태에서 발사됐다. 그런데도 불구하고 문제가 발생했으니 목성에서 뿜어져나오는 방사선이 그야말로 경악스러운 수준이다. 여담으로 목성 궤도선 주노(탐사선)는 173kg 무게의 타이타늄 보호막으로 목성 방사선을 차폐한다.[19] 마션(영화)에서도 나왔다시피, 지구에는 우주로 떠난 탐사선의 복제품이 있다. 때문에 우주로 나간 탐사선에 문제가 발생하면 지구에 있는 복제품으로 상황을 재연해보고 무엇이 문제인지 진단해본다.[20] 탐사선이 보낸 데이터는 우주의 노이즈 간섭으로 손상될 위험이 있다. 때문에 탐사선들은 매우 느린 속도로 데이터를 전송한다.(21세기의 우주 탐사선들도 마찬가지다.) 그리고 지구에서 멀리 떨어질수록 통신시간이 굉장히 늘어나기 때문에, 시간을 알뜰하게 쓰려면 저장장치에 일단 데이터를 저장해놓고 차근차근 이를 지구에 전송하는 것보단, 느리게 수집한 데이터를 실시간으로 천천히 꾸준히 지구에 전송하는 방식이 데이터 보전을 위해서도 더 안전하고 시간 효율적이다.[21] 토성 중심 기준 16만km까지 근접해 촬영했다. 인류가 쏘아올린 탐사선 중 가장 가깝게 다가간 기체. 토성의 지름이 약 12만km인 것을 감안하면 얼마만큼 근접했는지 실감이 난다[22] 명왕성은 보이저 2호의 궤적에서 제외되었고, 그보다 26년 후인 2015년에야 뉴 호라이즌스 탐사선의 방문을 통해 그 실체가 드러났다.[23] 허블 우주 망원경으로도 찍을 수 있지 않느냐고 하겠지만, 안타깝게도 허블 망원경으로는 천왕성만 돼도 화질이 급격하게 저하되기 때문에 표면의 거시적인 변화를 알 수는 있어도 직접 가서 찍은 것과는 하늘과 땅 차이가 난다. 다만 근접 촬영은 더 이상 할 수 없기 때문에, 현재 상황에서 행성을 적당한 화질로 주기적으로 촬영할 수 있는 거의 유일한 방법이 허블 망원경이므로 주기적으로 모니터링은 하고 있으며 1994년 대흑점의 소멸도 허블 망원경으로 확인했다. 가장 최근의 촬영은 여기에 나와있다. 보다시피 천왕성부터는 디테일이 매우 저하되며, 실질적으로 인류의 미래에 보탬이 될 유로파나 타이탄 같은 위성의 경우는 더욱 무리다.[24] 예를 들어 보이저 1호의 카메라 장비 전원은 후술할 '창백한 푸른 점' 사진 촬영을 마지막으로 꺼졌다.[25] 800 x 800 해상도가 아니냐고 생각할 수 있겠지만, 라인 스캔 카메라에 800 x 800 해상도 표기는 부적절하다. 우리가 일반적으로 알고 있는 카메라는 한 장면을 한 번에 담아내는데 반해, 라인 스캔 카메라는 목표를 n줄로 쪼개 1줄씩 n번 촬영해 합치는 거라고 생각하면 이해하기 쉽다. 일반 카메라로 매우 빠르게 지나가는 대상을 촬영하면 상이 일그러지는데 반해, 피사체와 촬영자의 속도를 알고 셔터 속도를 그에 맞게 조절할 수 있다면 라인 스캔 카메라로는 깨끗한 사진을 촬영할 수 있다. 올림픽 경기에서 선수들 옆 레일을 따라 움직이며 결승선에 누가 제일 먼저 들어왔는지를 촬영해주는 카메라가 라인 스캔 카메라다. 행성과 보이저 호는 우주 공간에서 계속 이동하고 있기 때문에 라인 스캔 방식으로 촬영해야 일그러짐 없는 선명한 이미지를 얻을 수 있다.[26] 픽셀 크기가 굉장히 크다. 픽셀 크기가 커야 광반응영역이 넓어지므로 수광량이 많아져 어두운 곳에서도 노이즈 적은 선명한 사진 촬영이 가능해진다. 문제는 이러고도 태양빛 부족으로 천왕성, 해왕성 촬영이 힘들어 카메라의 제원을 뛰어넘는 긴 노출시간을 들여 빛을 모은 뒤 사진을 찍었다. iPhone 14 Pro의 12MP 모드 촬영 픽셀 크기가 2.5µm으로 보이저 호의 6분의 1 수준이다.[27] JPL의 마지막 오리지널 보이저 엔지니어이자 컴퓨터 엔지니어인 Larray Zottarelli 씨가 2016년 9월 30일을 마지막으로 은퇴하였다. NASA 측도 문제는 인식하고 있어서 대체 인원을 구했다고 한다. New York Times, 2017[28] 인류 역사상 가장 멀리서(60억 킬로미터) 찍은 셀카인 셈이다. NASA에서도 해당 사진을 소개하는 페이지를 따로 준비해 놓았으니 참고하자.[29] 일명 '가족 사진'(Family Portrait)[30] 수성은 너무 밝은 태양빛에 묻혀버렸고, 화성은 카메라에 반사된 태양광 때문에 촬영할 수 없었다.[31] 공식 홈페이지의 FAQ에 따르면 전원만 공급되면 다시 작동시킬 수는 있으나 창백한 푸른 점 사진을 끝으로 지상 관제소의 컴퓨터에서 두 탐사선의 카메라를 통제하는 소프트웨어를 제거했기 때문에 관련 명령을 내릴 수 없다고 한다. 물론 프로그램도 다시 만든다면 가능하겠지만 전력을 아끼려고 필요없는 관측장비의 보온장치까지 20년 넘게 꺼놓았는데 카메라가 제대로 작동할지는 미지수라고. 그리고 현재 보이저의 기체 상태로 봤을때 1990년의 이 사진은 보이저가 활동 중에 보낸 최후의 사진이 될 가능성이 매우 높다. 참고로 보이저 2호는 1호보다 빠른 1989년 10월 10일에 광각 카메라 장비, 12월 5일에 협각 카메라 장비의 전원을 내렸다.[32] 보이저 1호와 2호의 구조는 완벽히 동일하지만 보이저 2호는 천왕성과 해왕성에 도달하기 위해 더 많은 하이드라진 연료를 소비해야 했다.[33] 더불어서 2023년 현재까지 인류가 만들어낸 것 중 가장 빠른 물체이기도 하다.[34] 보이저 2호는 남반구를 향하여 항해하기 때문에 호주와의 통신만 가능하다. 반대로 보이저 1호는 미국만 통신이 가능하다.[35] 미국 캘리포니아, 스페인 마드리드, 호주 캔버라 각각 4개씩 있다. 시간에 상관없이 신호를 받을 수 있다.[36] 심우주에 있는 보이저 1호와 지구 사이의 정보 교환 소요시간은 편도 23시간이다.[37] 2.3Ghz의 S밴드 통신은 보이저 발사로부터 첫 80일동안 주교신수단으로 사용되었다.#[38] 사실 강철의 방사선 문제는 전기 응집법으로 순수한 대기 환경을 만들어서 강철을 생산하는 식으로 충분히 해결할 수 있기는 한데 침몰한 군함을 재활용하는 것이 더 싸기 때문에 이런 방식을 사용한다.[39] 1977년 미국으로 이민 후 일본계 미국인과 결혼하여 일본식 성이 추가. 알려진 바에 의하면 전주 출신이며, 진주 강씨이다.[40] USS 엔터프라이즈 D와 USS 디스커버리 제외. 엔터프라이즈 D의 경우에는 다른 존재에 의해서 멀리 떨어졌다는 점은 똑같으나 자력 항해로 귀환한 것이 아니며 디스커버리의 경우에는 보이저랑 동급의 거리이지만 자히아 인근 전투 이후에 디스커버리 관련 기록이 모두 지워졌다.[41] 사실 그 시점에서 이미 인류는 외계인도 만났지만 자신들이 만나지 못한 외계인을 위해 보존을 결정한다.[42] ETA를 부른 뉴진스는 애초에 이때 태어나지도 않았다.[43] 만화라서 가능하긴 한 듯하다.보이저호를 훔치는 것도.[44] 'We have a liftoff.' 부분.

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