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2026년 8월 18일 (화)

과학

NASA가 지난달 9일 보이저 2호에서 끈 장치는 세 개입니다 — 같은 순간에 켠 장치도 세 개입니다

한 번 보내면 되돌릴 수 없는 명령이었습니다.

지난달 9일, 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소가 명령 하나를 보냈습니다. 받는 쪽은 보이저 2호였습니다. 1977년에 떠난 탐사선입니다. 지금은 지구에서 210억 킬로미터 넘게 떨어진 곳을 날고 있습니다. 전파가 그 거리를 건너는 데 스무 시간 가까이 걸립니다. 대답이 돌아오려면 다시 그만큼입니다.

명령의 내용은 이랬습니다. 장치 세 개를 끄고, 같은 순간에 다른 세 개를 켤 것.

전기가 모자라면 안 쓰는 것부터 끕니다. 우리가 아는 절약은 그렇게 생겼고, 대개는 맞는 말입니다. 그런데 이 팀은 세 개를 끄면서 세 개를 켰습니다. 그것도 하나씩 순서대로가 아니라 한꺼번에. 팀은 이 작업을 '빅뱅'이라고 불렀습니다. NASA는 8월 4일에 성공했다고 발표했습니다.

껐던 것 중 하나는 테이프 녹음기였습니다

보이저에는 디지털 테이프 녹음기(DTR)가 실려 있습니다. 1977년 설계 그대로, 자기 테이프를 감아 돌리는 8트랙 방식입니다. 관측 자료를 일단 테이프에 담아 두었다가 지구로 보내는 장치였습니다.

그런데 이번에 이걸 끈 이유는 녹음과 아무 상관이 없었습니다. NASA 대변인이 영국 매체 The Register에 밝힌 설명은 이렇습니다. 그 녹음기가 내는 잔여 열이 마침 필요한 자리에 있었습니다. 게다가 녹음기는 근처에 달린 진짜 히터보다 전기를 덜 먹었습니다. 그래서 켜 두고 있었다는 겁니다.

관리가 부실했나 싶습니다. 그럴 만합니다. 쓰지도 않는 반세기 가까이 된 녹음기를 계속 돌리고 있었다니까요. 겨울에 오래된 데스크톱을 방구석에 켜 두는 사람을 보면 우리도 비슷하게 말합니다. 전기 아깝게 저걸 왜 켜 두느냐고. 그런데 그 컴퓨터를 끄면 방이 실제로 좀 서늘해집니다. 컴퓨터가 먹은 전기는 사라지지 않고 열이 되어 방에 남아 있었으니까요.

보이저에서는 전기요금과 난방비가 한 항목입니다

보이저는 태양전지를 쓰지 않습니다. 보이저가 날아간 거리에는 전지를 돌릴 만큼 햇빛이 남아 있지 않습니다. 대신 방사성동위원소 열전기 발전기(RTG)를 싣고 갔습니다. 플루토늄-238은 가만히 두어도 붕괴하면서 열을 냅니다. 그 열을 양쪽 온도 차로 전압을 만드는 소자에 흘려보내 전기를 얻습니다. 움직이는 부품이 없어서 걸리거나 멈출 데가 없습니다. 그래서 49년 가까이 버텼습니다.

고칠 수 없는 문제도 하나 있습니다. 플루토늄-238은 반감기가 87.7년이라 해마다 열을 조금씩 덜 냅니다. NASA는 두 탐사선이 매년 약 4와트씩 잃는다고 밝혔습니다. 그런데 줄어드는 원인이 플루토늄 하나만은 아닙니다. 열을 전기로 바꾸는 소자도 해가 갈수록 효율이 떨어집니다. NASA 행성자료시스템도 보이저 사양 자료에 두 가지를 나란히 적어 두었습니다. 어느 쪽도 정비로 되돌릴 수 없습니다. 지난 반세기 동안 관제팀은 줄어드는 전기를 어디에 쓸지 계속 다시 정해 왔습니다.

우리 집이라면 컴퓨터를 끄고 보일러를 조금 올리면 됩니다. 전기요금과 가스요금이 다른 항목이니까요. 보이저에는 항목이 하나뿐입니다. 히터를 돌리는 전기도, 녹음기를 돌리던 전기도, 안테나를 돌리는 전기도 전부 같은 RTG에서 나옵니다. 그리고 그 전기는 장치를 지나면서 결국 열이 됩니다. 진공에는 그 열을 실어 나를 공기가 없습니다. 오직 복사로만 빠져나갑니다.

그러니까 보이저에서 전력을 아낀다는 말은 난방을 줄인다는 말과 같습니다. 절약과 손실이 같은 동작입니다.

얼면 무엇이 끝나는가

추워지면 전자장비가 멈춘다는 건 짐작이 갑니다. 그런데 관제팀이 정말 무서워하는 건 다른 쪽입니다. 연료관입니다.

보이저는 아직도 히드라진 추력기를 씁니다. 짧게 터뜨려 자세를 조금씩 틀고, 그렇게 접시 안테나가 지구를 계속 겨누게 만듭니다. 이 연료가 지나는 관이 얼어붙으면 추력기를 쓸 수 없습니다. 추력기를 못 쓰면 자세를 못 잡습니다. 자세를 못 잡으면 안테나가 지구에서 어긋납니다. 그 순간부터 우주선은 명령도 받지 못하고 자료도 보내지 못합니다. 임무는 그렇게 끝납니다.

NASA 대변인이 굳이 "특히 연료관을 따뜻하게 유지하려고"라는 단서를 붙인 데는 이유가 있습니다. 히터를 하나 끄는 일은 장비 하나를 포기하는 선택이 아닙니다. 우주선을 통째로 잃을 위험을 받아들이는 쪽에 가깝습니다. 그리고 한번 얼어붙으면 되살릴 방법이 없습니다.

그럼 히터를 더 켜면 되지 않나 싶습니다. 히터도 전기를 씁니다. 그리고 전기는 아까 그 하나뿐인 항목에서 나갑니다.

그래서 이건 절약이 아니라 교체였습니다

7월 9일에 실제로 일어난 일은 이렇습니다. 팀은 히터 두 개와 그 테이프 녹음기를 껐습니다. 그리고 같은 순간에 다른 히터 두 개와 열을 내는 장치 하나를 켰습니다. 새로 켠 쪽은 같은 자리를 데우면서 전기를 덜 먹습니다.

우리 집으로 치면 컴퓨터를 끄고 그 자리에 전기방석을 깔아 둔 셈입니다. 따뜻해야 할 자리는 그대로 따뜻합니다. 계량기만 덜 돕니다.

약 10와트

이 교체로 줄어든 전력 수요. 보이저가 1년에 잃는 4와트의 두 배가 넘습니다.

순서대로 껐다 켜면 그사이 어느 부품은 최저 온도 밑으로 내려갑니다. 새 배치는 첫 순간부터 모든 자리의 온도를 만족시켜야 했습니다. NASA 대변인은 이런 교체를 전에도 해 봤지만 "보통 1대 1"이었다고 말했습니다. 여섯 개를 한꺼번에 뒤바꾼 건 처음이었고, 별명이 '빅뱅'이 된 것도 그래서입니다.

팀은 지난해 말부터 올해 초까지 이 계획을 다듬었습니다. 당시 보이저 2호와 교신할 수 있는 지상 안테나는 하나뿐이었는데, 하필 그 기간에 수리로 멈춰 있었습니다. 명령을 보낼 방법이 없는 동안 팀은 계산만 붙들고 있었습니다.

5월에 전력 시험부터 돌렸습니다. 새 배치가 전기를 너무 많이 끌어가지 않는지 확인해야 했으니까요. 그 결과가 예측과 맞아떨어지고 나서야 7월에 실행했습니다. 보이저 임무 관리자 카림 바다루딘은 결과가 예측과 워낙 잘 맞았다고 밝혔습니다. 계획은 하나도 고치지 않았습니다.

지금은 무엇을 하라고 만든 물건이든, 거의 전부가 히터 노릇을 하고 있습니다. 카림 바다루딘, NASA 제트추진연구소 보이저 임무 관리자

10와트가 사는 시간

보이저 2호는 발사 때 관측 장비 10개를 싣고 갔고 지금은 3개가 남았습니다. 자기장을 재는 자기력계, 플라스마파를 듣는 장치, 우주선(宇宙線)을 세는 장치입니다. 성간공간에 들어가 이 값을 직접 재는 기계는 보이저 말고 없습니다. 이번 교체가 없었다면 2026년이 가기 전에 이 중 하나를 꺼야 했습니다. NASA는 이제 최소 1년을 벌었다고 밝혔습니다.

RTG 출력은 1와트도 늘지 않았습니다. 플루토늄이 식는 속도는 6월과 하나도 달라지지 않았습니다. 팀이 찾아낸 건 새 전력이 아니라, 이미 내고 있던 열을 더 싼 값에 내는 배치입니다.

보이저 1호는 사정이 더 급합니다. 지난 2월 27일, 자세를 트는 기동 중에 전력이 예상보다 떨어졌습니다. 관제팀은 전압 보호 장치가 나서기 전에 손을 써야 했습니다. 전력이 모자라면 이 장치가 알아서 이것저것 꺼 버립니다. 그래서 4월 17일 저에너지 하전입자 장비를 껐습니다. 다만 그 장비를 돌리던 0.5와트짜리 작은 모터는 그대로 두었습니다. 나중에 전기가 남으면 다시 켜 볼 생각이었습니다. 같은 교체가 몇 달 안에 이어집니다.

모레면 보이저 2호가 발사된 지 49년입니다. 팀은 무엇을 덜 쓸지 고른 게 아닙니다. 끄려던 물건이 무엇을 떠받치고 있었는지부터 확인했습니다. 그 녹음기는 장부에 낭비로 잡혀 있었지만 실제로는 난방기였습니다.

세 줄 요약

보이저의 RTG는 플루토늄이 내는 열을 전기로 바꾸는데, 그 전기는 장치를 지나며 다시 열이 됩니다. 전력을 줄이면 난방도 같이 줄어듭니다.
7월 9일 껐던 세 개는 히터 둘과 디지털 테이프 녹음기였고, 녹음기는 녹음이 아니라 열 때문에 돌아가고 있었습니다.
약 10와트를 아껴 장비 하나를 끄는 시점을 최소 1년 늦췄습니다. RTG 출력 자체는 늘지 않았습니다.

출처·참고

Woody Magazine은 편집장 Woody가 기획·편집·발행합니다. 기사 제작 과정에 Claude AI를 도구로 활용하며, 편집 판단과 최종 책임은 편집부에 있습니다. 독자의 교차 검증을 권장합니다.

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