별은 왜 ★ 모양이에요?

우주에 관한 30문 30답, 초딩·고딩의 깜찍하고 난해한 질문에 이명현 연세대 천문대 연구원과 한국항공우주연구원이 명쾌하게 답해드립니다

▣ 박수진 기자 [e-mail]
▣ 사진 이종찬 기자[e-mail]

“우주선에 물이 다 떨어지면 어떻게 할지 걱정되지 않냐?”(현웅)

“다른 우주선이랑 도킹하겠지.”(우영)

“야, 우주에 우주선이 그렇게 많은 줄 알아? 도킹 한 번 하는 것도 되게 어렵대. 화성인이 물을 갖다주면 좋겠다.”(재홍)

3월27일 목요일 오후. 서울 당중초등학교 운동장에서 만난 세 아이들이 신나서 떠들었다. 올해 초등학교 6학년인 김재홍군은 지난 1월 과학 잡지에서 ‘지구와 우주에서 식물생장 비교실험’을 동시에 한다는 한국항공우주연구원 우주인배출사업단의 공고를 봤다. 재홍이는 “우주는 공기가 하나도 없는 무중력 공간인데 식물이 잘 자랄 수 있을지 정말 궁금해졌다”며 얼른 우영이에게 전화했다. “우영아, 같이 실험에 참가해보는 게 어때?” 우영이는 다시 같은 반의 ‘우울한 천재 과학자’ 현웅이에게 전화했다. 그렇게 셋이 뭉쳐 식물생장 비교실험팀이 만들어졌다.

4월8일 한국에서 ‘최초의 우주인’ 이소연씨가 러시아 우주비행선 소유즈호를 타고 우주로 떠난다. 세 아이는 이소연씨가 국제우주정거장에서 하는 여러 실험 중 하나인 ‘씨뿌리기’ 실험을 지구에서 동시에 진행하는 ‘요원’으로 선발됐다. “잘될까?” 개구쟁이들이 눈을 번뜩였다.

한국은 지난해 9월 고산씨가 우주인에 선정된 뒤부터 지난 3월10일 이소연씨로 교체되기까지 ‘최초의 우주인’의 신상 변화에 민감하게 반응했다. 각종 우주인 이벤트는 사람들을 흥분시켰다. 이제 한국인 최초의 ‘우주여행’은 카운트 다운에 들어갔다.

은 이번 ‘우주여행’을 더 알고 지켜보기 위해 ‘우주여행에 관한 궁금증’을 미리 풀어보기로 했다. 아이디어가 번뜩이는 서울 당중초등학교 5학년 120명, 과학으로 특화된 서울과학고 3학년 32명에게 ‘우주에 관한 궁금증’을 물었다.

‘초딩’들은 “우주는 왜 까맣죠?” “별은 왜 ★ 모양으로 보이나요?”라는 해맑거나 심오한 질문부터 “우주에서 화장실은 어떻게 가고 밥은 어떻게 먹죠?” “우주선을 타면 자동차를 타는 느낌일까, 롤러코스터를 타는 느낌일까?” 같은 실용적인 질문까지 두루 던졌다. ‘고딩’들은 좀더 구체적인 질문을 했다. “우주는 무중력 상태여서 키가 커지고 얼굴이 붓고 뼈에서는 칼슘이 빠져나간다는데 그런가요?” “우주여행을 갈 때 지구에만 있는 바이러스나 미생물이 우주 공간으로 들어갈 가능성은 없나요?” 쏟아져 나온 궁금증 가운데서 뽑아낸 ‘엑기스’ 질문 24개에 대해 이명현 연세대 천문대 책임연구원이 쉽고 간명하게 답했다. 상자 기사로 따로 뽑은 6개의 질문에 대한 답변과 본문의 정보성 팁은 우주인배출사업 등을 주관하는 한국항공우주연구원이 제공했다.

‘재미있고 난해한’ 문답을 통해 이소연씨의 우주여행이 ‘이벤트’로 전락하지 않도록 우주에 관해 진지한 상상의 나래를 펼쳐보는 건 어떨까.

1. 우주는 어떻게 생겼나요? 동그라미인가요, 세모인가요, 네모인가요?(당중초 모진우, 박성호, 김준규, 정해진, 김태우, 강광민, 이지헌)

--> 우주는 어떤 ‘위상’일까 천문학자들도 궁금해합니다. 모양 대신 위상이라는 말을 사용하는데, 비슷한 의미입니다. 현재까지 관측을 통해 알아낸 우주의 위상은 동그라미도 세모도 아니고 편평한 것 같습니다. 아주 넓게 펼쳐진 평원 같은 것을 연상하시면 될 것 같습니다.

2. 우주 공간의 온도는 몇 도인가요?(당중초 김윤겸, 박소현)

--> 절대온도로 3도입니다. 정확하게는 2.7도입니다. 절대온도 3도는 우리의 온도 시스템인 섭씨로 바꾸면 영하 270도가 됩니다. 그러니까 우주 공간은 엄청 추운 것이지요. 우주가 탄생한 지 몇십만 년 정도 됐을 때 전 우주적으로 생겨난 빛들이 있었습니다. 우주가 팽창하면서 이 빛들은 점점 차가워져서 현재 우주를 가득 메우고 있습니다. 이를 ‘우주배경복사’라고 부르는데, 이 온도가 바로 우주의 온도입니다.

3. 별은 왜 ★ 모양으로 보이나요?(당중초 박한솔)

--> 우주 공간에서 보면 별은 그냥 고요하게 빛나는 한 점으로 보입니다. 지구에서는 지구 대기를 통과해서 온 별빛을 보게 됩니다. 그런데 별빛이 지구 대기를 통과할 때 대기의 변화 때문에 방향이 바뀌고 흔들립니다. 이런 현상은 그야말로 눈 깜빡할 사이에 일어나는데 우리 눈에는 별이 깜빡거리는 것처럼 보입니다. 이걸 그림으로 그리면 ‘★ 모양’이 되는 겁니다.

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4. 우주공간에 있으면 키가 커지고 얼굴이 부으며 뼈에서 칼슘이 빠져나간다고 들었습니다. 우주인에게 나타나는 생리적인 변화와 그 원인을 알고 싶습니다.(서울과학고 박지수)

--> 우주에서는 중력이 사실상 사라져 사람의 혈액과 체액이 심장에서 가까운 얼굴 쪽으로 몰립니다. 목 정맥이 불거지고 얼굴은 부풀어오릅니다. 지상에서는 중력에 대항해 근육을 사용할 일이 많지만, 우주에서는 근육을 쓸 일이 없어 쉽게 약해집니다. 허리 둘레는 약 6~10cm 줄어들고 다리도 가늘어집니다. 칼슘이 빠져나가 뼈의 밀도는 한 달에 약 1% 감소합니다. 대신 척추를 압박하는 중력이 없어지므로 척추가 곧게 펴져 키가 2~5cm가량 커집니다. 같은 이유로 허리 통증도 사라집니다. 하지만 지상으로 돌아오면 다시 통증이 생깁니다. 좁고 밀폐된 공간에서 고립된 채 생활해야 하므로 여러 정신적인 충격이 오기도 합니다. 그래서 우주인들이 강도 높은 적응 훈련을 받는 거지요.

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5. 우주선 안에서 볼펜으로 글씨를 쓸 수 있나요?(당중초 전성배)

--> 글씨를 쓸 수 없습니다. 볼펜의 원리는 지구 중력에 의해서 볼펜 속의 잉크가 아래쪽으로 쏠리면서 바깥으로 배출되는 데 있습니다. 그런데 우주선 안은 거의 무중력 상태이고 지구 표면처럼 중력의 구심점이 없기 때문에 아래와 위라는 방향 개념이 성립하지 않습니다. 볼펜 속의 잉크도 어느 한쪽으로 움직이지 않고 그냥 안정된 상태가 유지될 것입니다.

6. 우주에도 시간이 있나요? 지구의 1분은 우주에서도 1분인가요?(당중초 김수연, 김화영)

--> 물론 우주에도 시간이 있습니다. 하지만 우주에서의 시간은 모두 제각각입니다. 아인슈타인의 상대성이론 아시죠? 중력의 세기에 따라 시간 간격도 달라집니다. 지구에서의 1분과 우주 어느 곳에서의 1분은 서로 그 길이가 다르다는 이야기지요. 이소연씨가 생활할 우주정거장에서의 1분도 지구에서의 1분과는 다르다고 할 수 있습니다. 하지만 블랙홀 근처 같은 극단적인 곳이 아니면 그 차이는 사실 아주 작습니다.

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7. 우주인들의 수면과 식사, 목욕, 세면, 용변 등 일상생활을 알고 싶습니다.(서울과학고 김진웅)

--> 신체 변화를 고려할 때 균형 있고 영양가 있는 식단은 필수적입니다. 화장실에서는 물이 아니라 공기를 이용해 배설물을 빨아들입니다. 진공청소기를 떠올리시면 됩니다. 용변시 몸은 벨트를 이용해 변기에 고정합니다. 중력이 거의 없는 우주에서는 지상에서보다 훨씬 편하게 잠을 청할 수 있습니다. 다만 몸이 움직여 떠다니는 것을 막기 위해 벨트로 고정하거나 칸막이가 있는 공간을 이용합니다. 관처럼 생긴 침실이나 슬리핑백도 이용합니다. 샤워 시설은 지상과 비슷합니다. 원형 통에 들어가 샤워커튼을 치고 샤워기를 이용합니다. 공중에 분산되는 물방울은 진공장치가 빨아들입니다. 오수는 산소발생 장치에서 재활용합니다. 이 밖에도 러닝머신과 고정 자전거 등 운동기구도 비치돼 있습니다.

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8. 우주에서 이야기는 어떻게 하나요?(당중초 김동현)

--> 우주 공간에는 지구와 달리 공기가 없기 때문에 아무리 소리를 질러도 소리가 전달되지 않습니다. 하지만 전파를 사용하면 서로 이야기할 수 있습니다. 무전기나 휴대전화를 생각하면 됩니다. 전파로 송수신한 것을 우리가 들을 수 있는 소리로 바꿔서 전달해줍니다. 우주선에서도 일종의 우주 무전기와 우주 휴대전화를 사용해 서로 통화합니다.

9. 우주에서 우주복을 벗으면 어떻게 되나요?(당중초 김소연)

--> 우선 산소가 없으니 숨을 쉴 수 없을 것입니다. 결국 죽겠죠. 태양계 내 우주 공간은 태양에 아주 가까이 있거나 태양이 비추는 곳에 있지 않으면 아주 춥습니다. 사람이 견딜 수 없는 온도지요. 또 태양에서 오는 위험한 자외선 같은 것 때문에 사람에게 치명적인 영향을 미칩니다. 우주복은 이런 것들로부터 우주인을 보호해줍니다. 물론 온도를 유지하는 기능도 합니다.

10. 우주복의 기능과 구조가 궁금합니다. X선·자외선 차단이나 산소 공급, 체온 보호 등을 어떻게 하나요? 참, 우주복은 모두 멸균 소독해서 갖고 가나요?(서울과학고 한창인)

--> 우주복은 생명 유지, 통신, 압력 조절, 내중력 장치 같은 기능을 포함하고 있습니다. 여러 단계의 특수한 재료를 사용해서 인체에 위험한 방사능 같은 것을 차단합니다. 산소를 공급하고 온도와 압력을 조절하는 것이 우주복의 주된 기능입니다. 우주복은 이렇게 복잡한 기능을 지녀서 입고 벗는 데도 시간이 한참 걸립니다. 물론 살균 처리를 합니다. 하지만 지구의 바이러스와 미생물이 우주 공간으로 또는 우주의 그것들이 지구로 유입될 가능성을 완전히 배제할 수는 없습니다.

한국 우주인이 입는 소콜 우주복은 해발고도 약 19km 이상에서도 산소를 공급하고 몸속의 체액이 끓지 않도록 압력을 유지해줍니다. 기밀 구조의 후드가 부착돼 있으며 여닫을 수 있는 플라스틱 마스크가 장착돼 있습니다. 크게 두 겹으로 나뉘는데, 바깥쪽은 하얀색 나일론으로, 안쪽은 고무를 입힌 캡톤(kapton)이라는 첨단 재료로 만들어져 있습니다. 회색 장화는 소콜 위에 착용하며, 장화의 외부는 가벼운 가죽으로, 내부는 스웨이드와 고무로 제작됩니다. 우주복의 무게는 약 10kg이며, 30시간의 압력 환경이나 2시간의 진공 환경에서 착용합니다. 수중 착륙시 승무원의 생존을 위한 부력도 제공합니다.

11. 우주선 안에서 식사는 어떻게 하지요? 밥을 지어 먹나요?(당중초 손주은)

--> 미리 준비해간 우주식품을 먹습니다. 미국과 러시아는 우주인들이 먹을 많은 종류의 우주식품을 개발해두었습니다. 이번에 이소연씨는 한국 우주식품도 같이 먹습니다. 쌀밥, 고추장, 된장국 등 열 가지의 한국 우주식품이 개발됐습니다.

현재 우주왕복선에는 지상의 풀코스 식사와 비슷한 메뉴를 비롯해 100여 가지 특별요리가 준비돼 있습니다. 우리가 슈퍼마켓에서 사는 ‘즉석국’ 종류는 우주식을 응용한 겁니다. 과일처럼 물기가 있는 음식물은 발사시 무게를 줄이기 위해 진공·건조시켜 포장돼 있습니다. 먹기 바로 전에 수분을 공급합니다.

12. 우주선의 연료는 뭔가요?(당중초 김대현)

--> 고체연료와 액체연료 등 다양한 연료가 사용됩니다. 대부분의 우주 로켓은 등유와 산화제인 액체산소를 혼합해 연료로 사용합니다. 연료와 산화제를 얼마나 안전하게 공급하고 혼합시키고 연소시키는가에 따라서 우주 로켓의 안정성과 정밀도가 결정됩니다.

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13. 우주인들은 알래스카 등 추운 곳에서 야영하고, 수중 훈련을 통해 체력과 정신력을 배양한다고 들었습니다. 우주인 훈련 과정을 알고 싶습니다. 무중력 체험 훈련에 쓰이는 비행기의 종류와 방법을 알고 싶습니다.(서울과학고 이정민, 박성준)

--> 강한 중력을 이겨내기 위한 원심분리기 훈련과 약한 중력 상태에서 생활하기 위한 무중력 훈련도 합니다. 물속에서 우주의 중력 상태와 비슷한 환경을 만들어놓고 훈련을 하기도 합니다. 비상귀환할 때를 대비한 수상 및 산악 생존 훈련도 합니다. 체력 훈련 외에도 고립된 우주선에서 생활하고 견디기 위한 정신 훈련과 심리적 훈련도 같이 합니다. 우주비행에 필요한 지식과 기술도 습득합니다. 이소연씨는 국제우주정거장의 러시아 모듈을 방문하기 때문에 러시아어 공부도 합니다. 무중력 적응 훈련은, 제트기 비행 중 급상승·급하강을 통해 회당 20~30초 동안 무중력 상태를 경험하는 것입니다. 훈련은 주로 개조한 비행기 내부에서 합니다. 미국 NASA의 KC-135, 유럽의 에어버스 A300, 러시아의 일류신 II-76 MDK 등이 있습니다. 비행기가 상공 약 5~6km에서 기수를 45도 상공으로 변경해 약 9km까지 고도를 올리며 급상승합니다. 9km에 도달하기 전 한참 동안 가속을 하던 비행기가 엔진의 추력을 갑작스럽게 줄이면 나아가려는 힘과 중력이 상쇄돼 약 20~30초 동안 무중력 환경이 발생하게 됩니다. 여러 차례 반복 비행을 하면서 무중력 환경에 적응합니다.

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14. 사람이 거주하는 우주선에서 발생하는 이산화탄소는 어떻게 처리하나요?(서울과학고 조우제)

--> 이산화탄소는 독성이 강해서 아주 위험합니다. 국제우주정거장에서는 지구에서와 같이 식물들이 이산화탄소를 흡수해주지 못하기 때문에, 이산화탄소를 흡수하기 위해 수산화리튬(LiOH)이 들어간 여과장치를 사용합니다. 일종의 공기정화 장치이지요. 물론 이 여과장치는 자주 교체해주어야겠지요. 우주복에도 이 여과장치를 부착합니다.

이산화탄소를 수산화리튬과 반응시켜 제거하는 방식 외에도 산화은(Ag2O)을 반응시키거나 제올라이트를 이용하는 방법도 있고, 금속산화물을 이용하는 방법도 있습니다.

15. 우주인이 되려면 무엇을 해야 하나요?(당중초 윤정연)

--> ‘한국 우주인은 우주 환경에서 임무를 원활히 수행할 수 있는 지·덕·체를 갖춘 대한민국 국민으로, 새로운 미지의 세계에 도전하는 온화하고 건강한 우주인이다.’ 한국 우주인을 선발할 때의 기본 조건입니다. 운동도 열심히 하고 공부도 놓치지 말아야겠지요? 친구들과도 화목하게 잘 지내야겠지요. 무엇보다 꿈을 갖는 것이 중요합니다.

16. 우주여행을 하려면 경비는 얼마나 들까요?(당중초 이보경)

--> 2001년 4월27일 미국의 유명한 부자 데니스 티토가 러시아의 소유즈 우주선을 타고 국제우주정거장으로 우주여행을 갔습니다. 8일 동안 머물렀는데, 총비용은 2천만달러, 당시 우리 돈으로 260억원 정도가 들었습니다. 어마어마한 돈이지요. 하지만 우주여행이 활발해지면 그 비용은 점점 줄어들 것입니다. 티토가 우주여행을 할 당시 나이는 60살이었습니다.

17. 우주선이 목적지까지 가는 동안 우주인들은 무얼 하나요?(당중초 김대현)

--> 정상적으로 발사가 성공했다면 우주인들이 할 일은 거의 없습니다. 자동으로 컴퓨터 프로그램에 의해 모든 것이 제어되고 진행됩니다. 물론 문제가 발생하면 수동으로 우주선을 조정해야 하겠지요. 이런 때를 대비해서 우주비행사들은 수동 우주비행 훈련도 합니다.

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18. 미국, 러시아, 프랑스, 일본, 중국 등의 발사체 기술력에 대해 알고 싶습니다.(서울과학고 최종국)

--> 우주여행에 반드시 필요한 것이 발사체입니다. 현재의 과학기술로 지구 중력을 벗어날 수 있는 유일한 방법이자 수단이기 때문입니다. 그래서 발사체 기술을 개발하기 위한 국가 간 경쟁이 치열합니다. 미국은 달에 인간을 보내는 아폴로 계획을 실행하면서 새턴로켓을 만들었습니다. 우주개발 역사상 가장 크고 힘센 새턴 5형 로켓은 무게가 2800t에 달하고, 1단 로켓의 총추진력은 3400t으로 점보제트기 41대의 힘과 맞먹습니다. 유럽에서 가장 최근에 개발된 아리안5 로켓은 미션에 따라 조금씩 다르지만 길이 46~54m에 발사시 무게가 750t으로, 최대 6.8t의 인공위성을 우주로 보낼 수 있습니다. 중국의 창정 로켓은 지난 2003년 10월 유인 우주선을 탑재해 우주로 쏘아올렸고, 얼마 전 무인 탐사선인 창어 1호를 달로 보내기도 했습니다. 창정 3A호는 3단 분리 로켓으로, 총길이 52.3m에 무게는 241t입니다. 미국의 오랜 라이벌인 러시아의 로켓 기술도 만만치 않습니다. 지난 1967년 처음 발사된 프로톤 로켓은 이륙 중량이 702t이라 22t에 달하는 인공위성의 탑재가 가능하다고 합니다. 우리나라의 우주발사체 개발사업은 대규모 국책사업입니다. 2008년 고흥의 우주센터에서 발사될 KSLV-Ⅰ의 총중량은 140t으로, 추력은 150~170t급에 달합니다.

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19. 우주선을 타면 자동차를 타는 느낌인가요, 놀이기구를 탄 느낌인가요?(당중초 전성배)

--> 우주선이 지구를 벗어나기 위해 가속을 하면서 하늘로 올라갈 때에는 중력이 증가하는 현상이 일어납니다. 이때는 무엇엔가 짓눌린 것 같은 압박이 느껴져서 좀 고통스러울 것입니다. 물론 자신을 밀어올리는 것 같은 기분도 함께 느끼게 됩니다. 하지만 우주선이 지구를 벗어나 우주 공간에 도달했을 때에는 중력이 거의 없는 상태가 되기 때문에 둥둥 떠 있는 느낌을 갖게 될 것입니다. 따라서 아무래도 놀이기구를 탈 때의 느낌과 더 비슷하다고 해야 할 것 같습니다.

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20. 우리나라의 위성 제작 기술 수준을 알고 싶습니다. 현재 지구상에 인공위성은 대략 몇 개가 있고, 수명이 다한 인공위성은 어떻게 처리하는지요?(서울과학고 최태건)

--> 우리나라는 1996년부터 6기의 저궤도 위성을 성공적으로 발사·운용하고 있으며, 현재 6기의 위성을 개발 중입니다. 고정밀 관측위성의 자력개발 기술을 확보하고, 정지궤도 복합위성의 기반기술을 습득하는 등 상당한 수준에 도달했습니다. 2008년 고흥에서 발사될 KSLV-Ⅰ은 소형 위성 발사체로서 100kg급 소형 인공위성을 지구 저궤도에 진입시킬 수 있는 고성능 추진체입니다. 발사체는 핵연료를 탑재하면 무기로 사용될 소지가 있기 때문에 선진국에서 기술을 배워오기 힘든 분야 중 하나입니다. 자력으로 발사체 기술을 보유한다는 것은 우주 선진국과 어깨를 나란히 한다는 뜻입니다.

현재 지구상의 인공위성은 3천여 개로 추정됩니다. 국가별로 군사적 목적 등을 이유로 비공식적으로 위성을 쏘아올리기 때문에 정확한 개수는 알기 어렵습니다. 수명이 다한 인공위성은 연료가 남아 있더라도 부품이 망가지거나 소프트웨어가 고장나 결국 우주쓰레기가 됩니다. 별똥별처럼 지구로 떨어져 내리기도 하고, 우주로 날아가 혜성과 부딪혀 산화하기도 합니다. 지구에 떨어질 때는 엄청난 속력에 따른 공기와의 마찰로 불타 없어집니다. 그래서 최근에는 ‘안락사’하는 위성도 있습니다. 중국이 자국 위성을 요격해 파괴한 데 이어, 미국도 지난 2월21일 고장난 첩보위성을 해상 미사일로 격추했습니다. 이에 미국이 ‘우주전쟁 실험’을 했다는 비난을 사기도 했는데, 미국은 이를 일축하고 있습니다.

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21. 우주선을 타면 멀미를 하나요?(당중초 김도연)

--> 미국 항공우주국(NASA)의 조사에 따르면, 충분한 훈련을 한 우주비행사들도 3분의 2 정도는 멀미를 경험한다고 합니다. 거의 무중력 상태에서 우주비행사들의 눈은 자신과 다른 사물이 둥둥 떠다니는 것을 보고 알고 있습니다. 하지만 몸의 다른 부분들은 이런 상태를 아직 감지하지 못할 수 있습니다. 이런 불일치에 따라 운동감지 기능을 갖고 상하좌우 방향을 뇌에게 알려주는 귓속의 전정기관이 혼동을 일으키게 됩니다. 눈과 전정기관 사이의 불일치가 멀미를 일으킬 수 있습니다. 물론 시간이 지나면 이런 불일치가 사라져서 멀미는 없어지게 됩니다. 참, 국제우주정거장에서는 멀미 억제약도 별 효과가 없습니다. 멀미약을 먹어도 그 약이 우주인의 장 속에 흡수되기 전에 이리저리 떠돌아다녀서 잘 흡수되지 않기 때문입니다.

22. 인공위성에는 어떤 종류가 있나요? 크면 클수록 좋은 건가요?(당중초 이보경)

--> 우리가 생각할 수 있는 모든 종류의 인공위성이 다 있습니다. 과학연구를 하는 과학위성, 방송을 중계하는 통신위성, 날씨를 예보하기 위한 자료를 보내주는 기상위성, 지구 사진을 찍는 측지위성, 또 군사위성도 있지요. 모두 다 다른 목적을 갖고 지구 주위를 돌고 있습니다. 무조건 큰 것이 좋은 건 아닙니다. 크면 그만큼 비용이 많이 드니까요. 인공위성은 모두 그 목적에 맞는 크기로 제작됩니다.

23. 국제우주정거장은 얼마나 큰가요? 운석이나 태양풍을 어떻게 막고, 에너지는 어떻게 얻나요? 국제우주정거장에서 진행 중인 실험과 참여국가도 궁금합니다.(서울과학고 김준성)

--> 미국, 러시아, 일본, 캐나다, 브라질, 유럽연합 11개국 등 모두 16개국에서 참여하고 있습니다. 안타깝게도 우리나라는 아직 정식으로 참여하지 못하고 있지요. 현재 미국과 러시아 모듈이 완성됐고, 일본 모듈이 막 설치됐습니다. 다 완성되면 거의 100m에 가까운 크기가 될 것으로 예상하고 있습니다. 주로 태양전지판을 통해서 에너지를 공급받고 있는데, 대부분의 전력을 자체 충당합니다. 미국과 러시아는 그동안 국제우주정거장에서 인체 변화 실험, 발아 실험, 의약 실험, 반도체 실험 등 다양한 실험을 해왔습니다. 태양풍이 강할 때는 피해를 줄이기 위해서 기기들의 작동을 잠시 멈추기도 합니다. 작은 우주 돌멩이 때문에 창문에 금이 간 적이 있다는 보고도 있습니다.

국제우주정거장은 2010년에 완성되면 본체 길이만 88m에 태양전지판 날개 길이가 108m, 무게 420t으로, 축구장 정도의 크기입니다. 우주인이 활동 가능한 실내 공간만 보잉747기 실내의 2배 정도가 됩니다. 우주쓰레기 등과 충돌 위험이 있으나 사전에 감지할 수 있어, 고도를 높이거나 낮추는 방법으로 충돌을 피할 수 있습니다. 우주인 주거 모듈은 차폐 장치가 충분히 돼 있습니다. 완성 뒤 10년간 사용할 국제우주정거장 안에서는 최대 7명의 우주인이 지상 350km 위치에 장기 체류하면서 다양한 실험 및 관측을 합니다. 국제우주정거장은 독보적인 실험 환경입니다. 예를 들어 중력의 영향을 거의 받지 않는 상태에서 강도는 높으면서 무게는 엄청나게 가벼운 새 물질을 만든다거나, 효능이 높은 고순도 의약품을 제조할 수 있습니다. 반물질을 연구하고, 우주에서 날아오는 각종 입자를 검출·분석해 장기적으로는 우주의 신비를 푸는 우주과학의 전당으로 자리매김할 수도 있습니다. 달 또는 화성 탐사선들이 머물다 갈 임시 정거장이 될 수도 있고, 아예 부품을 날라와 우주선을 조립하는 일도 가능합니다.

24. 우주는 왜 까맣죠?(당중초 홍새연, 김현수)

--> 지구에서 낮에 하늘이 파랗게 보이는 까닭은 태양에서 오는 빛이 대기를 만나기 때문입니다. 태양의 빛은 무지개 색깔 빛들이 합쳐진 것으로 이해하면 됩니다. 그런데 푸른 색깔의 짧은 파장의 빛은 지구 대기의 알갱이들을 만나면서 부딪치고 흩어집니다. 그래서 하늘을 푸르게 만듭니다. 나머지 노란색과 붉은색 빛은 대기를 잘 통과해서 태양이 붉거나 노랗게 보이는 것입니다. 태양이 없는 밤에는 지구에서도 하늘이 까맣게 보입니다. 우주 공간에는 대기가 없습니다. 따라서 그냥 까맣게 보이는 것이지요.

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25. 우주에도 바람이 부나요?(당중초 손주은)

--> 바람이 불기 위해서는 공기의 흐름이 있어야 합니다. 그런데 우주 공간에는 지구에서처럼 공기가 존재하지 않습니다. 따라서 바람도 없습니다. 마찬가지로 달에도 바람이 없습니다. 반면 화성에는 지구와는 그 구성 성분이 좀 다르지만 대기가 있기 때문에 바람이 존재합니다.

26. 우주에는 왜 중력이 없나요?(당중초 김예현)

--> 물체가 있으면 중력이 반드시 존재합니다. 질량이 큰 물체가 있으면 그 주변의 중력이 커지고, 질량이 작은 물체 주변에서는 중력이 상대적으로 작아집니다. 따라서 물체가 존재하는 한 우주 어느 곳에도 중력은 있습니다. 흔히 우주에는 중력이 없다고 이야기하는데 그것은 중력이 거의 없는 것처럼 아주 작다는 뜻입니다. 왜냐하면 우주 공간에서는 주변에 무거운 물체가 없기 때문입니다. 우주선이 우주 공간에 떠 있으면 그것에 의해서 중력이 생깁니다. 하지만 우주선은 지구나 태양에 비해 아주 가벼운 물체이기 때문에 그 주변에 생기는 중력도 무시할 수 있을 정도로 아주 작을 것입니다. 그래서 부르기 쉽게 ‘무중력’이라는 말을 씁니다. 하지만 아주 작지만 중력은 분명히 있습니다.

27. 우주에서 가져와 쓸 수 있는 자원은 없나요?(당중초 이유빈)

--> 달이나 다른 행성에도 지구에서 사용하는 지하자원이 많은 것은 사실입니다. 지구에 없는 것들도 존재하지요. 실제로 화성과 목성 사이에 있는 소행성에서 자원을 지구로 운반해 오는 계획이 논의되고 있기도 합니다. 하지만 문제는 비용이 너무 많이 든다는 것입니다. 현재로서는 경제성이 없어서 활발하게 추진되지 않고 있습니다.

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28. 이소연씨가 우주에서 하는 실험은 무엇인가요? 우주 공간에서 이뤄지는 우리 실생활과 연관되는 유용한 실험은 어떤 게 있습니까? (서울과학고 김준성, 곽순구)

--> 공모를 거쳐 이소연씨가 국제우주정거장에서 수행할 18가지 실험을 확정했습니다. 13가지는 기초과학과 응용산업 분야의 전문과학 실험입니다. 교육과학 실험 5가지도 같이 실시합니다. 기초 및 전문과학 실험으로는 ① 우주 공간에서 식물발아 생장 및 변이 관찰실험 ② 우주 공간에서 사용할 소형 생물배양기 개발 ③ 우주 공간에서의 초파리를 이용한 중력 반응 및 노화 유전자 탐색 ④ 미세 중력이 안구압에 미치는 영향과 우주환경이 심장에 미치는 영향 연구 ⑤ 무중력 상태에서 균일한 크기와 모양을 갖는 제올라이트 합성과 결정 성장 ⑥ 무중력 상태에서 금속-유기 다공성 물질의 결정 성장 ⑦ 한반도 및 지구의 대기 및 기상관측 연구 ⑧ MEMES 기술을 이용한 망원경 개발 및 극한 대기현상 관측 연구 ⑨ 국제우주정거장 러시아 모듈 내 소음 환경 문제 파악 및 개선 연구 ⑩ 우주시대를 대비한 차세대 메모리 소자 실증 실험 ⑪ 미세중력 상태에서 소질량 물체의 무게 측정 장비 개발 ⑫ 첨단 식품가공 기술을 이용한 새로운 우주식품 개발 및 실증 실험 ⑬ 미세중력 상태에서의 우주인 신체(얼굴)의 형상 변화에 대한 연구가 있습니다.

교육자료로 활용할 교육실험은 ① 지구와 우주에서의 물의 현상 비교 ② 지구와 우주에서의 회전 운동 및 뉴턴 법칙 등의 비교 ③ 지구와 우주에서의 표면장력 차이점 비교 ④ 지구와 우주에서의 펜이 써지는 차이점을 통한 중력의 영향 비교 ⑤ 지구와 우주에서의 식물성장 비교 실험입니다.

사실상 무중력 상태인 우주에서는 지구상에서 불가능한 순도가 매우 높은 결정체를 만들어낼 수 있어 새로운 재료의 합성이나 신의약품 제조에 활용됩니다. NASA는 우주왕복선 챌린저호에서 사카린이나 아스파탐보다 10배나 달콤하면서 칼로리가 전혀 없는 ‘소마틴’을 합성해낸 일도 있습니다.

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29. 달이나 우주에 많은 양의 산소를 만들어 제공하면 생물이 살 수 있나요?(당중초 김회민)

--> 산소가 있으면 인간을 비롯한 많은 동물들이 우주 어느 곳에서도 살 수 있을 것입니다. 문제는 그 많은 산소를 어떻게 공급하느냐 하는 것입니다. 짧은 기간은 지구에서 산소를 만들 재료를 가져가면 됩니다. 하지만 오랫동안 살기 위해서는 현지에서 산소를 만들어 써야 할 것입니다. 실제로 화성 현지에서 산소를 만드는 연구가 진행 중입니다.

30. 영화 는 사람이 화성에서 자급자족하며 사는 미래를 그리고 있습니다. 인공위성, 달, 화성 등에서 에너지와 식량을 자급자족하며 살 수 있는 시대가 올까요?(서울과학고 이호종)

--> 화성에 우주도시를 건설해서 완전한 자급자족을 하는 것은 아직 꿈에 불과합니다. 하지만 달에 우주기지를 건설하는 것은 현재의 기술력으로도 큰 무리가 없습니다. 2015년쯤부터 달 탐사가 다시 시작되면 이번 세기 중반 이전에 달에 우주기지가 건설될 가능성이 있습니다. 물론 완전한 자급자족을 할 수 있겠는가 하는 것은 여전히 숙제로 남습니다.