우주에서 가장 정확! '원자시계' 개발
우주에서 가장 정확! '원자시계' 개발
  • 이웃집과학자
  • 승인 2017.03.27 15:45
  • 조회수 2984
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원자시계의 모습  Credit: Surrey Satellite Technology
원자시계의 모습 Credit: Surrey Satellite Technology

현존하는 가장 정확한 시계

 

지난 2월 17일 NASA의 제트추진연구소(Jet Propulsion Laboratory, JPL)는 새로운 세대의 원자시계를 개발했습니다. 이 시계는 올해 말 발사 예정인 우주선에 탑재될 예정입니다.

 

원자시계(Atomic Clock)는 원자 안에 있는 전자의 고유상태 사이의 전이에서 발생하는 전자기파의 진동수로 시간을 재는 시계입니다. 현존하는 가장 정확한 시계죠.

 

우주에 사용되는 원자시계는 심우주 원자시계(Deep Space Atomic Clock, DSAC)라고도 불립니다. JPL의 기술자들은 콜로라도에 위치한 Surrey Satellite Technology사 연구소에서 새로운 심우주 원자시계를 개발했습니다.

JPL 기술 부서장 Tom Cwik(좌)와 원자시계 임무를 담당한 Allen Farrington(우) Credit: Surrey Satellite Technology
JPL 기술 부서장 Tom Cwik(좌)와 원자시계 임무를 담당한 Allen Farrington(우) Credit: Surrey Satellite Technology

이번에 개발된 건 '효율' up!

 

시간 기록은 우주 항해에서 중요한 역할을 합니다. 특히 우주 깊은 곳으로 진입하게 된다면 더욱 중요해지죠. 시간 기록을 통해 우주선의 항해를 결정하기 때문입니다. 이번에 개발한 원자시계는 이전의 어떤 원자시계보다도 작고 가벼우며 정교한 측정이 가능할 것이라고 합니다.

 

대부분의 우주선은 송수신 방법을 사용해 우주선의 위치를 추적합니다. 지상에 있는 안테나가 우주선에 신호를 보낸 후 신호가 돌아오기를 기다리는 식입니다. 그 신호가 돌아오기까지 시간이 얼마나 걸렸는지를 재면 우주선과의 거리를 계산할 수 있습니다. 항해팀은 그 정보를 바탕으로 우주선의 비행 경로를 결정하고 경로 수정이 필요한지도 평가합니다.

 

그런데 이번에 개발한 원자시계는 일방향적 위치 추적을 가능하게 해줍니다. 우주선에서 지구로 신호를 다시 보낼 필요가 없다는 말입니다. 측정은 승선한 상태에서 이뤄지고 우주선 내의 항해 시스템을 이용합니다. 관제탑에서 지시하는 대로 움직이는 것이 아닌 자체 항해시스템을 갖출 수 있게 됩니다.

 

이 원자시계는 미래에 태양계를 탐험할 때 안전한 항해를 위한 핵심적인 요소로 주목받습니다. 우주비행사들은 원자시계를 이용해 현재 위치를 알 수 있고 언제 속력을 내야하는지도 파악합니다. 그러면 NASA 심우주통신망(Deep Space Network) 안테나의 에너지 소비도 줄어들게 될 것입니다. 한 개의 안테나 만으로도 여러 우주선의 위치를 추적할 수 있게 되니까요.

 

이번에 개발한 원자시계 덕분에 인간의 시간 측정은 보다 정확해질 겁니다. 행성의 중력장과 대기를 관측하기 위해 사용되는 방사선 자료도 좀 더 수월하게 확보할 수 있을 것으로 보입니다.

연구를 진행 중인 연구원들의 모습  Credit: Surrey Satellite Technology
연구를 진행 중인 연구원들의 모습 Credit: Surrey Satellite Technology

 


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