오래전 실종되었던 달 표면의 역반사체 발견

* 역반사체 영상

UC샌디에이고(UCSD) 물리학자 팀이 약 40년 전에 소련에 의해 달 표면에 내려놓아졌다가 오래전 실종된 광학 역반사체의 위치를 찾아냈다. 많은 과학자들이 이 역반사체를 수색했었지만 실패했으며 이번에도 찾아낼 것이라고는 결코 예상하지 못했었다.

프랑스에서 제작된 이 레이저 반사체는 무인 우주선 루나17호(Luna 17)에 실려서 보내졌다. 1970년 11월 17일에 달에 착륙한 루나17호에서 배출된 로봇탐사차량은 달 표면을 돌아다니며 실종된 레이저 반사체를 운반했다.

소련 착륙선과 탐사차량인 루노호트1(Lunokhod 1)로부터의 소식은 1971년 9월 14일이 마지막이었다. “1971년 이후로는 아무도 이 역반사체를 보지 못했다.”라고 UCSD 물리학 부교수 톰 머피(Tom Murphy)는 말했다.



그는 레이저 거리측정 기술을 이용하여 1 mm 이내의 정밀도로 달 궤도를 측정함으로써 아인슈타인의 일반상대성 이론의 편차를 찾기 위한 장기간의 연구에 참여하고 있는 과학자 팀을 이끌고 있다. 이들은 충분한 반사 펄스를 얻기 위해 아폴로 우주비행사들에 의해 달에 남겨진 역반사체에 의지하고 있다.

“우리는 아폴로 11, 14, 15호에 의해 달에 남겨진 튼튼한 반사체 3개를 일상적으로 이용하고 있으며, 비록 햇빛에 비춰질 때에는 충분히 잘 작동하지는 않지만 가끔씩은 소련이 안착시킨 루노호트2 반사체도 이용한다. 그러나 우리는 루노호트1을 찾고 싶었다.”라고 머피는 말했다. 3개의 반사체는 달의 방위를 고정시키는데 필요하며, 4번째 반사체는 달의 조수 작용에 의한 왜곡에 관한 정보를 추가하며, 5번째는 그러한 정보를 향상시킨다. “루노호트1은 그 위치 덕분에 달의 액체 핵을 이해하고 달 중심의 위치를 정밀하게 추정하기 위한 최고의 효과를 제공할 것이다. 이것은 궤도 지도를 작성하고 아인슈타인의 중력을 시험하는데 있어서 가장 중요하다.”라고 머피는 말했다.

머피 연구팀은 지난 2년 동안 가끔씩 루노호트1 반사체를 찾으려고 했지만, 최근까지 큰 곤란을 겪었다. 획기적인 돌파구가 마련된 것은 지난 달 나사의 달 정찰위성인 LRO(Lunar Reconnaissance Orbiter)에 탑재된 고해상도 카메라로 착륙지의 영상을 찍었을 때였다. 아리조나주립대(Arizona State University)의 마크 로빈슨(Mark Robinson)이 이끌고 있는 카메라 팀은 영상에서 햇볕에 쬐인 반점 형태의 탐사차량을 확인했다. 그곳은 머피와 연구팀이 탐색했던 곳과는 상당히 먼 곳이었다. 그러나 지금까지는 이 반사체의 존재나 정확한 위치가 알려지지 않았다.

4월 22일에, 연구팀은 아파치포인트천문대(Apache Point Observatory)에 있는 3.5m 망원경으로 레이저 펄스를 보내어 LRO 영상으로 제공된 표적좌표에 조준했다. 머피와 아파치포인트천문대의 루셋 맥밀란(Russet McMillan) 등은 루노호트1을 찾아냈으며 지구로부터의 거리를 10 mm 이내의 정밀도로 표시했다. 그 뒤 이들은 30분 이내에 이루어진 2번째 관측에서 반사체의 달에서의 위도와 경도를 10 m 이내로 삼각측량을 하였다. 다음 달에는 10 mm보다 우수한 정밀도로 반사체의 좌표를 추청할 수 있을 것으로 연구팀은 예상하고 있다.

“우리는 그 신호가 진짜임을 재빨리 확인하였고 놀라울 정도로 밝다는 것을 발견했다. 우리가 일상적으로 레이저 펄스를 보내고 있는 루노호트2에 있는 소련의 다른 반사체보다 최소한 5배나 더 밝았다. 루노호트2에서 관찰한 가장 우수한 신호는 수년 간의 노력으로 얻어진 광자 750개이지만, 루노호트1에서는 첫 시도에서 약 2,000개의 광자들을 얻었다. 거의 40년간의 침묵 후에 얻은 것 치고는 상당히 많은 것이다.”라고 머피는 말했다. 아폴로(APOLLO : the Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation)라는 명칭을 가진 머피의 프로젝트는 국립과학재단과 나사의 지원을 받고 있으며, 워싱턴대(University of Washington)와 하버드대(Harvard University) 및 MIT, 그리고 훔볼트주립대(Humboldt State University)와 아파치포인트천문대의 과학자들이 참여하고 있다.

원문출처 :  http://www.optoiq.com/index/photonics-technologies-applications/lfw-display/lfw-article-display/9643524421/articles/optoiq2/photonics-technologies/news/applications-__markets/science-__research/astronomy-__astrophysics/2010/4/ucsd-physicists_find.htm