스페이스 크로니클

프롤로그 _ 우주 정책

PART I 왜 가려고 하는가
1 매혹적인 우주
2 외계 행성
3 외계 생명체
4 외계인 악당
5 킬러 소행성
6 별로 향하는 길
7 왜 우주로 가려 하는가
8 경외감에 대하여
9 NASA의 생일을 축하합니다
10 우주 - 향후 50년
11 우주 옵션
12 발견으로 가는 길

PART II 어떻게 갈 것인가
13 비행
14 탄도 비행
15 우주 레이스
16 2001년 - 사실과 허구
17 사람과 로봇 - 누구를 보낼 것인가?
18 아직은 잘 진행되고 있다
19 허블에게 사랑을 보내며
20 아폴로 11호의 기념일을 축하하며
21 하늘로 가는 방법
22 우주왕복선 마지막 나날
23 먼 우주로 가는 방법
24 절묘한 균형
25 <스타 트렉>의 45주년을 축하합니다!
26 외계인에게 납치되었음을 증명하는 방법
27 미래의 우주 여행

PART III 불가능은 없다
28 우주 여행의 문제점
29 별로 가는 여행
30 미국과 신흥 우주 세력
31 우주 애호가들의 오판
32 미래를 꿈꾼다는 것
33 지켜야 할 원칙
34 챌린저호에 바치는 시
35 우주선의 오작동
36 NASA와 미국의 미래

에필로그 _ 우주적 관점

행성 표면에 운석이 충돌하면 엄청난 에너지가 전달되면서 충돌 지점 근처의 바위들이 위로 튀어 오르는데, 그 속도가 탈출 속도보다 빠르면 행성의 중력권을 이탈하여 마치 자기도 행성인 양 태양 중심 궤도를 선회하다가 다른 천체와 부딪친다. 화성을 이탈하여 태양계를 떠돌다가 지구에 떨어진 운석 중 가장 유명한 것은 1984년에 남극 대륙의 앨런 힐스 구역에서 발견된 ALH-84001이다. 과학자들이 이 운석을 분석한 결과, 아주 희미하긴 하지만 수십억 년 전 화성에 원시 생명체가 살았던 흔적이 발견되었다.
화성에는 강바닥과 삼각주, 범람원, 침식된 분화구, 협곡 등 과거에 물이 존재했던 흔적이 다양한 형태로 남아 있다. 또한 극지방의 만년설과 곳곳에 흩어져 있는 지하빙, 그리고 고인 물에 주로 함유되어 있는 광물질(실리콘, 점토, 적철광 등)은 지금도 발견된다. 액체 상태의 물은 생명체가 살아가는 데 반드시 필요한 요소이므로, 과거 한때 화성에 생명체가 존재했다는 주장은 나름 설득력이 있다. 과학자들 중에는 "화성의 생명체가 어떤 자연 현상에 의해 표면을 탈출하여 태양계를 표류하다가 지구에 도달하여 진화를 시작했다."고 주장하는 사람도 있다. 언뜻 듣기에는 SF 소설을 방불케 하지만, 딱히 반박할 만한 증거도 없다. 이 가설을 '포자 가설(panspermia)'이라고 하는데, 이것이 사실이라면 인류의 조상은 화성인인 셈이다.
_ 5장 '킬러 소행성' 중에서

새로운 발견은 우주뿐만 아니라 극미세 영역에서도 꾸준히 이루어져왔다. 그런데 어떤 감지기를 들이대도 교묘하게 피해 나가는 놈이 하나 있으니, 바로 뉴트리노(neutrino, 중성미자)라는 입자이다. 중성자가 양성자와 전자로 붕괴되면 한 무리의 뉴트리노가 함께 생성된다. 지금도 태양의 중심부에서는 매초 200?×?1조?×?1조?×?1조 개의 뉴트리노가 생성되어 사방으로 방출되고 있는데, 질량이 워낙 작은 데다가 다른 물질과 상호 작용을 거의 하지 않기 때문에 감지하기가 매우 어렵다. 만일 누군가가 뉴트리노를 관측하는 망원경을 발명한다면 천문학은 커다란 도약을 이룩하게 될 것이다.
우주적 대폭발 사건을 포착하는 또 하나의 방법은 중력파(gravitational wave)를 감지하는 것이다. 중력파는 아인슈타인이 1916년에 발표한 일반 상대성 이론을 통해 그 존재가 예견되었으나, 직접 관측된 사례는 아직 한 건도 없다. 성능 좋은 중력파 망원경이 발명된다면 서로 상대방 주변을 선회하는 블랙홀 쌍이나, 두 은하가 하나로 합쳐지는 장관을 관측할 수 있다. 미래에는 천체의 충돌과 폭발, 붕괴 등 극적인 사건들이 일상적으로 관측될 것이다. 또는 여기서 한 걸음 더 나아가 마이크로파 우주 배경 복사를 꿰뚫고 빅뱅 자체를 관측하는 날이 올지도 모른다. 페르디난드 마젤란이 배를 타고 지구를 한 바퀴 돈 후 '동그란 지구'의 한계를 깨달았던 것처럼, 미래의 천문학자들은 첨단 장비의 도움을 받아 '알려진 우주'의 한계를 깨닫게 될 것이다.
_ 12장 '발견으로 가는 길' 중에서

뉴턴의 탄도역학을 적용한 또 다른 사례로 '슬링샷 효과(slingshot effect)'라는 것이 있다. 우주 탐사선을 태양계 끝까지 보내려면 지구에서 얼마나 빠른 속도로 발사해야 할까? 모르긴 몰라도, 처음 발사할 때의 속도로는 어림도 없을 것 같다. 물론 로켓 엔진이 계속 가동되므로 지구의 중력권을 탈출하는 데 필요한 속도까지는 도달할 수 있지만, 연료가 떨어진 후에는 더 이상 우주선을 가속할 방법이 없다. 그런데도 느려터진 탐사선을 계속 발사하는 이유는 여행 도중에 속도를 얻는 비법이 있기 때문이다. NASA의 연구원들은 각 행성의 궤도와 현 위치를 주도면밀하게 분석하여, 우주선이 목성과 같은 거대 행성을 지나갈 때 중력 에너지를 우주선의 운동 에너지로 전환시킨다. 공전 궤도를 따라 움직이는 목성을 뒤에서 따라가다가 가까이 접근하면 마치 뒤로 당겼다가 발사되는 고무줄 새총처럼 우주선의 속도가 증가하게 된다. 이것이 바로 슬링샷 효과이다. 목성의 중력이 '당겨진 고무줄'의 역할을 하는 것이다. 위치와 타이밍이 적절하다면, 우주선은 그 후에도 토성, 천왕성, 해왕성을 만날 때마다 같은 방법으로 속도를 증가시킬 수 있다. 목성의 슬링샷 효과만 이용해도 우주선의 속도는 거의 두 배로 빨라진다.
_ 14장 '탄도 비행' 중에서