48년 된 보이저 2호, 전력 재배분으로 관측 수명 1년 더 연장

1977년 발사된 미국 항공우주국(NASA)의 보이저 2호가 올해 안에 남은 과학 관측 장비 하나를 추가로 꺼야 할 처지였다가, 최근의 전력 조정으로 위기를 넘겼다. NASA는 이 조치를 '빅뱅'이라 부르는데, 화려한 이름과 달리 실체는 극도로 빠듯해진 전력 예산을 다시 짜서 남은 장비 세 개를 최소 1년 더 돌리기 위한 정교한 절전 작업이다. 발사 48년째를 맞은 탐사선이 여전히 성간 공간에서 데이터를 보내오고 있다는 사실 자체가, 자원 제약이 극단으로 치달은 환경에서 시스템을 어떻게 오래 살려두는가에 대한 하나의 사례 연구에 가깝다.

매년 줄어드는 4와트

보이저 2호와 쌍둥이 보이저 1호는 플루토늄이 붕괴할 때 나오는 열을 전기로 바꾸는 방사성동위원소 열전기 발전기(RTG)를 전원으로 쓴다. 문제는 이 열원이 시간이 지날수록 식는다는 데 있다. 각 탐사선의 가용 전력은 해마다 약 4와트씩 줄어든다. 태양에서 워낙 멀리 떨어져 있어 탐사선을 얼지 않게 데워야 하는 상황에서, 줄어드는 전력을 관측 장비와 생존 유지 사이에 어떻게 배분할지가 운영팀의 핵심 과제가 됐다. NASA는 '전력 여유가 면도날처럼 얇아졌다'며, 비필수 장치와 시스템을 꺼서 에너지를 아껴야 하는 상태라고 밝혔다.

이번 조정에서 엔지니어들은 과학 관측과 무관한 몇몇 장치를 끄고, 그 기능을 '더 낮은 전력으로 동작하는 대체 수단'으로 옮겼다. 탐사선을 따뜻하게 유지하는 효과는 유지하되 소비 전력은 낮춘 것이다. 이렇게 확보한 여유분 덕분에, 원래대로라면 올해 안에 하나를 더 꺼야 했을 관측 장비 세 개를 모두 유지할 수 있게 됐다. 보이저 1호에도 앞으로 몇 달 안에 같은 '빅뱅' 전력 조정을 적용할 예정이다.

10개에서 3개로 줄어든 눈

전력 감소는 이미 두 탐사선의 과학 활동에 측정 가능한 영향을 주고 있다. 2024년 한 해에만 각 탐사선이 과학 관측 장비를 두 개씩 껐다. 두 탐사선은 처음 발사될 때 각각 10개의 장비를 싣고 있었는데, 일부는 수십 년 전 행성 근접 통과 임무를 끝낸 뒤 꺼졌고 일부는 순전히 전력 부족 때문에 꺼졌다. 그 결과 보이저 2호에 남은 장비는 이제 세 개뿐이다. 이번 조치는 이 세 개를 최소 1년 더 살려두기 위한 시간 벌기인 셈이다.

실무적으로 보면 이 임무는 '점진적 성능 저하(graceful degradation)'를 극한까지 밀어붙인 형태다. 한 번에 전면 교체하거나 재부팅할 수 없는 시스템에서, 자원이 고갈되는 동안 가장 가치 있는 기능을 마지막까지 붙들기 위해 우선순위가 낮은 구성 요소부터 순차적으로 정리한다. 게다가 지구에서 보낸 신호가 각 탐사선에 도달하는 데 편도로 거의 24시간, 즉 1광일이 걸린다. 명령을 보내고 결과를 확인하기까지 이틀 가까이 걸리는 환경에서, 되돌리기 어려운 전력 변경을 결정한다는 것은 사전 검증과 여유(margin) 설계가 얼마나 중요한지를 보여준다.

40여 년 전 정렬이 만든 궤적

두 탐사선은 목성·토성·천왕성·해왕성이라는 외행성들이 드물게 한 줄로 늘어서는 정렬을 활용하려고 발사됐다. 둘 다 먼저 목성과 토성을 지나며 행성과 위성의 전례 없는 영상을 남겼다. 이후 보이저 1호는 태양계 평면(황도면) 위쪽으로 방향을 틀었고, 보이저 2호는 천왕성과 해왕성까지 나아가 이 두 행성과 위성을 근접 관측한 최초의 탐사선이 됐다. 보이저 2호의 마지막 행성 근접 통과는 1989년이었다.

두 탐사선은 지금도 성간 공간에서 과학 데이터를 보내온다. 보이저 1호는 2012년, 보이저 2호는 2018년에 각각 성간 공간에 진입했다. 현재 보이저 2호는 태양-지구 거리(AU) 기준 약 142AU, 보이저 1호는 171AU에 근접해 있다. 지구에서 가장 멀리 있는 인공물인 보이저 1호는 약 159억 마일(255억 킬로미터) 떨어져 있다. 이번 절전 조치가 벌어준 시간은 길어야 몇 년 단위지만, 40여 년 전 설계가 만든 관측 자산을 마지막 순간까지 활용하려는 이런 운영 방식은 결국 오래된 시스템을 언제, 어떻게 정리할 것인가라는 익숙한 문제로 이어진다.