파이어니어 계획

3. 초기 임무 (1958-1960)

소련의 스푸트니크 1호 발사 성공에 자극받은 미국은 우주 개발 경쟁에 본격적으로 참여하게 되었다. 기존 국가항공자문위원회(NACA)에서 구상되던 파이어니어 계획은 1958년 미국 항공우주국(NASA)이 공식 출범하면서 실행에 옮겨졌다.^[2]

파이어니어 계획의 초기 임무(1958-1960)는 지구의 탈출 속도 달성 가능성을 입증하고 달을 탐사하는 것을 주요 목표로 삼았다. 이는 NASA뿐만 아니라 공군 탄도 미사일 사단과 미국 육군도 참여한 범국가적인 프로젝트였다.^[2] 초기에는 여러 차례의 발사 시도가 있었으나 기술적인 문제로 인해 대부분 달 탐사 목표를 완전히 달성하지는 못했다.

하지만 이러한 시도 끝에 1959년 3월 3일 발사된 파이어니어 4호는 주노 II 로켓을 통해 성공적으로 지구 탈출 속도를 넘어 달 근접 비행에 성공하며 파이어니어 계획 최초의 의미 있는 성과를 거두었다. 또한, 1960년에 발사된 파이어니어 5호는 행성 간 우주 공간 탐사라는 새로운 지평을 열어 태양 주회 궤도에서 태양풍과 우주선 등을 관측하는 임무를 수행했다.^[4] 이러한 초기 임무들은 이후 이어질 성공적인 행성 탐사의 중요한 밑거름이 되었다.

3. 1. 에이블(Able) 우주 탐사선 (1958-1960)

3. 2. 주노 II(Juno II) 달 탐사선 (1958-1959)

4. 후기 임무 (1965-1978)

초기 에이블 우주 탐사선 임무가 종료된 지 5년 후, 미국 항공 우주국 에임스 연구 센터는 파이어니어라는 이름을 다시 사용하여 새로운 일련의 우주 탐사 임무를 시작했다. 이 후기 임무들은 1965년부터 1978년까지 이어졌으며, 초기에는 내부 태양계의 행성 간 우주 환경을 조사하는 데 중점을 두었다. 이후 탐사 목표는 목성과 토성과 같은 외행성에 대한 최초의 근접 비행 탐사로 확장되었고, 마지막에는 다시 내부 태양계로 돌아와 금성에 대한 궤도 및 대기 탐사를 수행했다.^[4]

후기 임무는 파이어니어 6호를 시작으로, 행성 간 우주 기상 관측 네트워크 구축(1965-1969), 목성과 토성을 포함한 외태양계 탐사(1972-1973), 그리고 금성 집중 탐사(1978) 단계로 진행되었다. 이 임무들은 기술적으로 성공적이었으나, 특히 외행성 탐사에서 얻은 이미지 품질은 5년 뒤 발사된 보이저 계획의 탐사선들에 비해서는 상대적으로 낮았다. 1978년의 금성 탐사 임무는 단순 근접 비행이 아닌, 궤도선과 다중 탐사선을 이용한 보다 심층적인 탐사 방식으로 진행되었다.^[4]

4. 1. 행성 간 우주 기상 관측 (1965-1969)

파이어니어 6호와 9호는 태양으로부터 약 0.8 AU 거리의 궤도를 돌고 있어 공전 주기가 지구보다 짧다. 반면, 파이어니어 7호와 8호는 약 1.1 AU 거리의 궤도를 돌아 공전 주기가 지구보다 길다. 이러한 궤도 차이 덕분에 탐사선들은 때때로 지상 관측소에서는 볼 수 없는 태양의 다른 면을 관측할 수 있었으며, 태양의 자전에 따라 특정 현상이 지구에 영향을 미치기 며칠 전에 미리 감지하는 것이 가능했다.^[4]

이 탐사선들의 설계 수명은 6개월이었으나, 파이어니어 6, 7, 8호는 발사 후 수십 년이 지난 현재까지도 작동 가능한 상태를 유지하고 있다. 다만, 탑재된 관측 장비의 정밀도가 현대의 탐사선에 비해 낮아 이들로부터 얻는 데이터는 다른 최신 탐사선의 데이터로 대체 가능한 수준이다. 따라서 상시 운용되지는 않지만, 파이어니어 계획의 역사적, 기념적 가치로 인해 현재도 간헐적으로 교신이 이루어지고 있다.^[4]

4. 2. 외태양계 임무 (1972-1973)

• ''파이어니어 10호'' (파이어니어 F)는 1972년 3월 3일에 발사되어 목성과 성간 매질 탐사를 목표로 했다.^[3] 이 탐사선은 인류 최초로 소행성대를 통과하여 목성에 도달했으며, 목성의 강력한 자기장과 거대한 자기꼬리를 발견하는 등 중요한 과학적 성과를 거두었다.^[4] 이후 1983년에는 인류가 만든 물체로는 처음으로 태양계를 벗어나 성간우주로 향했다.^[4]
• ''파이어니어 11호'' (파이어니어 G)는 1973년 4월 6일에 발사되어 목성, 토성, 그리고 성간 매질 탐사를 목표로 했다.^[3] 1979년에는 토성에 20900km까지 근접하여 탐사를 수행했으며, 이 과정에서 기존에 알려지지 않았던 토성의 F 고리와 새로운 위성 등 두 개의 고리를 추가로 발견하는 성과를 이루었다.^[4]
• 파이어니어 H는 1974년 발사 예정이었던 황도면 밖 임무였으나, 발사되지 않았다. 이 임무에는 파이어니어 10호와 11호의 예비 부품을 사용할 계획이었다.^[3]

4. 3. 금성 탐사 (1978)

• 파이어니어 비너스 오비터 (Pioneer Venus Orbiter, 파이어니어 비너스 1호 또는 파이어니어 12호): 1978년 5월 20일에 발사되었다. 금성 궤도선으로, 금성의 하층 대기를 전파를 이용해 관측하는 임무를 맡았다.^[4]
• 파이어니어 비너스 다중탐사선 (Pioneer Venus Multiprobe, 파이어니어 비너스 2호 또는 파이어니어 13호): 1978년 8월 8일에 발사되었다. 금성 표면에 거대한 산맥과 깊은 분지가 존재한다는 사실을 밝혀낸 레이더 사진을 지구로 전송했다.^[4] 이 탐사선은 여러 개의 작은 탐사정으로 구성되어 금성 대기와 표면을 다각적으로 조사했다.
• 파이어니어 비너스 탐사 버스 (Pioneer Venus Probe Bus): 탐사정들을 금성까지 운반하는 역할을 했으며, 자체적으로 금성 상층 대기를 탐사했다.
• 파이어니어 비너스 대형 탐사선 (Pioneer Venus Large Probe): 300kg 무게의 탐사선으로, 낙하산을 이용해 금성 대기로 진입했다.
• 파이어니어 비너스 북부 탐사선 (Pioneer Venus North Probe): 75kg 무게의 충돌형 탐사선이다.
• 파이어니어 비너스 야간 탐사선 (Pioneer Venus Night Probe): 75kg 무게의 충돌형 탐사선이다.
• 파이어니어 비너스 주간 탐사선 (Pioneer Venus Day Probe): 75kg 무게의 충돌형 탐사선이다.

5. 의의 및 논란

파이어니어 계획은 단순한 우주 탐사를 넘어, 우주 어딘가에 존재할지 모르는 외계 지적 생명체에게 지구의 존재를 알리고 문화적 교류를 시도하려는 목적을 가졌다. 이는 천문학자 칼 세이건의 제안으로 시작되었으며, 외계 생명을 향한 메시지로서 인간 남녀의 모습과 태양계 정보 등을 새긴 파이어니어 금속판을 파이오니아 10호와 파이오니아 11호에 실어 보냈다.

이러한 시도는 탐사선을 이용한 능동적 외계 지능 탐사(Active SETI)의 첫 사례로 평가받는다. 즉, 지구 외 다른 항성계에 존재할 가능성이 있는 지적 생명체와의 접촉을 목표로 한 것이다. 하지만 일각에서는 이러한 접촉 시도가 오히려 외계 문명의 지구 침략을 유발할 수 있다는 우려를 제기하며 계획에 반대하기도 했다. 그럼에도 불구하고 NASA는 파이어니어 계획을 계속 진행했다.

한편, 파이어니어 금속판에 새겨진 그림이 공개되었을 때, 과학적 의미보다는 그림 속 인물이 나체라는 점이 큰 논란이 되었다. 그림의 의도를 이해할 수 있다면 인류와 비슷한 지성을 가졌을 것이라는 전제로 도안되었지만, 대중의 관심은 다른 곳에 쏠렸던 것이다. 이러한 반응에 대해 고안자인 칼 세이건은 당혹스러움을 표했다고 전해진다. 금속판에 새겨진 인류의 모습은 특정 인종이 아닌, 모든 민족의 특징을 융합한 보편적인 형태로 의도되었다.

파이오니아 10호와 파이오니아 11호는 각각 1972년과 1973년에 발사되어 목성과 토성 탐사에 성공했으며, 이후 태양계를 벗어나 외우주로 향하고 있다. 탐사선에는 원자력 전지가 탑재되어 심우주 환경에서도 오랫동안 작동하도록 설계되었으나, 1995년 11월 파이오니아 11호의 신호가 먼저 끊겼고, 파이오니아 10호 역시 2003년 1월 22일을 마지막으로 통신이 두절되었다.

6. 대중문화 속 파이어니어 계획

• 영화 스타 트렉 5 - 최후의 결전(1989년)에서는 금속판을 실은 파이어니어 10호 또는 11호로 보이는 탐사선이 클링온 함선의 사격 연습 표적이 되어 파괴되는 장면이 나온다.
• 라이트 노벨 인류는 쇠퇴했습니다 제3권에서는 파이어니어 탐사선과 보이저 탐사선이 각각 여성과 남성으로 의인화되어 등장한다. 금속판 전달 임무에 회의를 느끼고 지구로 돌아온 보이저를 파이어니아가 다시 우주로 데려가려 한다.

참조

_[1] 웹사이트 Origins of NASA Names https://history.nasa[...] www.history.nasa.gov 2006-10-16
_[2] 웹사이트 Los Angeles Air Force Base > Home https://www.losangel[...]
_[3] 웹사이트 Pioneer H, Jupiter Swingby Out-of-the-Ecliptic Mission Study https://ntrs.nasa.go[...] 1971-08-20
_[4] 간행물 파이어니어탐사선