달 뒤편에서 바라본 태양의 소멸

아르테미스(Artemis) 2 임무를 수행 중인 NASA 우주비행사들이 달 원궤도 비행 중 인류 역사상 가장 긴 개기일식을 경험했다. 4월 6일, 오리온(Orion) 우주선이 달 뒷면을 통과하는 동안 태양이 달에 완전히 가려지는 현상이 약 53분간 지속됐다. NASA는 이 장면을 촬영한 타임랩스 영상을 최근 공개했다.

영상은 약 1시간에 가까운 개기 상태를 압축해 보여준다. 달이 서서히 태양을 가리며 태양 외부 대기인 코로나(corona)만이 밝은 후광으로 남는 순간이 선명하게 담겼다. NASA는 공식 인스타그램을 통해 "태양이 달 뒤로 사라지며 달 원반 주변에 빛나는 후광이 드러났다"며 "이 효과가 코로나에 의한 것인지, 황도광(zodiacal light)에 의한 것인지, 혹은 두 현상의 결합인지를 과학팀이 현재 분석 중"이라고 밝혔다.

지구에서는 절대 볼 수 없는 장면

이번 관측이 갖는 과학적 가치는 단순한 우주 풍경 이상이다. 지구에서 관측되는 개기일식은 통상 수 분에 불과하다. 달의 그림자가 좁고 빠르게 지나가기 때문이다. 하지만 아르테미스 2의 비행 궤도는 우주선이 달 뒤편에서 달과 함께 느리게 이동하는 구조로 설계돼, 53분이라는 전례 없는 관측 시간을 확보했다.

지구 대기가 없는 환경에서의 관측이라는 점도 핵심이다. 지상에서는 대기 산란과 굴절로 인해 코로나의 미세한 구조를 포착하기 어렵다. 오리온 우주선의 태양 전지판 카메라는 이러한 방해 없이 코로나의 밝기 변화와 구조적 세부 사항을 선명하게 기록했다. 또한 개기 진행 중 산란광이 감소하면서 배경에 있는 별과 행성, 그리고 지구에서 반사된 빛이 달 표면을 희미하게 밝히는 '지구조(earthshine)' 현상도 함께 관측됐다.

레이드 와이즈먼(Reid Wiseman) 사령관, 빅터 글로버(Victor Glover) 조종사, 임무 전문가 크리스티나 코흐(Christina Koch)와 제레미 핸슨(Jeremy Hansen)으로 구성된 4인 승무원은 이 관측 중 지구와의 통신이 일시 두절되는 상황도 겪었다. 달 뒷면 통과 구간은 지구와 직접 교신이 불가능한 구역으로, 우주선이 달의 그림자 속으로 진입하면서 오히려 태양 코로나 관측에는 이상적인 조건이 만들어졌다.

아폴로의 기억, 그리고 반세기 만의 귀환

달 근처에서 태양 코로나를 관측한 것은 아르테미스 2가 처음이 아니다. 아폴로(Apollo) 계획 시절에도 우주비행사들은 달 궤도 비행 중 일식을 목격한 바 있다. 그러나 당시 아폴로 우주선은 달 저궤도를 빠르게 돌고 있었기 때문에 달의 그림자를 통과하는 시간이 짧았고, 지속적인 코로나 관측은 사실상 불가능했다.

이에 비해 아르테미스 2는 달 원궤도(distant retrograde orbit)에 가까운 대형 타원 궤도를 따르도록 설계됐다. 이 궤도는 달 뒤편에 머무는 시간을 늘려 심우주 통신 시스템, 생명유지장치, 승무원의 심리·신체 적응력 등을 시험하기 위한 것이다. 결과적으로 이 설계는 반세기 만에 가장 긴 유인 우주 일식 관측이라는 뜻밖의 성과를 낳았다.

지상에서의 태양 코로나 연구는 그동안 일식 원정대나 태양 관측 위성에 의존해 왔다. 2017년 미국 대륙을 가로질렀던 '세기의 개기일식'이나 유럽우주국(ESA)의 솔라 오비터(Solar Orbiter) 위성이 대표적이다. 그러나 인간이 탑승한 우주선이 달 주변에서 직접 코로나를 장시간 관측한 사례는 사실상 없었다.

앞으로의 전망 [AI 분석]

이번 타임랩스 데이터는 태양 코로나 연구에 새로운 관측 레퍼런스가 될 가능성이 높다. 코로나는 태양 표면보다 수백 배 뜨거우며, 그 가열 메커니즘은 아직 완전히 규명되지 않은 태양물리학의 핵심 미스터리다. 대기 방해 없이 53분간 연속 관측된 코로나 데이터는 기존 위성 데이터와 비교 분석했을 때 새로운 단서를 제공할 가능성이 있다.

또한 NASA 과학팀이 밝힌 코로나와 황도광의 혼합 효과 분석 결과는 향후 심우주 광학 관측 기준을 재정립하는 데 활용될 가능성이 높다. 황도광은 태양계 내 먼지 입자에 의한 산란광으로, 지구에서는 관측 조건이 극히 제한적이다.

아르테미스 프로그램 전체 차원에서도 이번 관측은 유의미한 시사점을 남긴다. 아르테미스 3 이후 달 남극 착륙이 본격화되면 장기 체류 승무원이 주기적으로 달 일식을 관측할 수 있는 환경이 갖춰진다. 달 표면 기반 태양 관측소 설치 논의가 구체화될 가능성이 높으며, 이는 기존 우주 망원경 중심의 태양 연구 패러다임을 보완하는 방향으로 진화할 것으로 보인다.