Saturn
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- 궤도 : 1,429,400,000 km (9.5 AU) from Sun
- 지름 : 120,536 km
- 질량 : 5.68e26 kg
- 공전 주기 : 29.458 년
- 자전 주기 : 10.233 시간
- 평균 밀도 : 0.69 g/cm3
- 탈출 속도 : 35.49 km/sec
- 평균 온도 : -125 도C (구름 온도)
토성탐사선 카시니(Cassini)
인류의 우주 탐사 사상 최대 야심작인 토성 탐사선 '카시니(Cassini)'호가 15일 7년간의 대장정에 올랐다. 이날 새벽 4시43분(현지시각, 한국시각 오후 5시43분) 미국 플로리다 케이프카내베럴의 케네디우주센터에서 발사된 '카시니'는 7년 동안 12억8천만㎞를 항해하게 된다.
무인탐사선 카시니가 토성궤도에 도달하는 것은 오는 2004년 7월. 미국의 과학자들은 카시니가 풀어줄 궁금증에 기대를 걸고 있다. 미국 우주 항공국(NASA)의 우주과학실 부책임자인 웨슬리 헌트리스 박사는 "태양 계의 생성과 생명의 시작 등에 대한 의문에 통찰력을 얻을 수 있는 드문 기회"라고 최근 미국 신문 뉴욕타임스와 인터뷰에서 말했다.
2004년 11월 모선 카시니에서 분리되어 토성의 위성중 최대인 '타이탄'에 착륙할 탐사선 '호이겐스(Huygens)'에 대한 기대는 더욱 크다. 타이탄이 지구의 대기중에도 가장 많은 물질인 질소와 메탄가스가 주성분인 대기로 싸여 있어 생명체 기원에 어떤 암시를 받을 수 있을 것으로 추정되 기때문이다.
이번 탐사는 총 비용이 34억 달러(약3조1천2백억원)로 역시 사상 최대 규모다. 계획은 이미 10년 전에 시작됐다. 국제적인 협력이 없었으면 카시니 프로젝트는 80년대 말 미국 의회의 반대에 부딪혀 무산될 뻔했다. 주 우주선은 캘리포니아 패서디나에 있는 미항공우주국(NASA)의 제트추진연구소(JPL)에서 설계 및 제작을 담당했다. 그러나 타이탄탐사선은 유럽우주국, 특히 이탈리아우주국이 핵심적인 역할을 했다. 행성 과학 역사상 최대의 국제 협력 프로젝트인 셈이다.
우주선의 이름도 유럽인의 이름을 땄다. 카시니는 토성의 둥근 띠를 발견했던 17세기 이탈리아계 프랑스인인 천문학자 장 도미니크 카시니, 타이탄 착륙선은 1655년 타이탄을 발견한 네덜란드 과학자 크리스티안 호이겐스를 기려 명명됐다.
대장정을 앞둔 카시니의 발목을 잡았던 것은 연료로 쓰이는 플루토늄. 환경론자들은 카시니가 적재한 32.6㎏의 플루토늄이 발사과정의 실패, 혹은 다시 지구궤도에 접근하는 1999년 사고가 발생할 경우 대재앙이 발생 할 수 있다며 발사에 반대해 왔다. 그러나 항공우주국 과학자들은 과거 보이저나 갈릴레이호도 같은 시스템을 사용했다며 사고발생 확률은 극히 낮다고 말해 왔다.
카시니는 2004년 7월 토성 궤도에 도착하면 토성 주변을 최소한 74회 비행하고, 타이탄 위성은 45번 선회한다. 그리고 토성과 둥근 띠, 위성들을 찍은 컬러사진 30만장을 보내올 예정이다.
고리를 가진 토성
옛날 사람들은 행성이 5개밖에 없고 토성(土星, Saturn)이 마지막 행성이라 믿었으며, 망원경으로 토성을 처음 관찰한 것은 '갈릴레오'였다. 토성은 아름다운 '고리'를 가지고 있는 것이 특징인데 갈릴레오는 그것을 고리가 아니라 세 개의 별이 가까이에 뭉쳐 있는 것으로 생각했다.
토성은 누런 색깔을 띤 상당히 밝은 행성인데, 목성보다 약간 작으며, 태양으로부터의 평균거리는 9.54 AU이고, 공전주기는 29.46
년이며, 자전주기는 10시간 14분으로, 자전속도가 이렇게 빠르기 때문에 남북으로 상당히 납작해저 있다.
표면은 적도에 평행하고 그리 똑똑하지 않는 줄 무니가 보이는데, 이것은 두터운 대기의 흐름인 것 같다. 토성을 만들고 있는 주성분은 수소와 헬륨이고 메탄, 암모니아도 있다. 특이한 것은 토성의 평균밀도는 물보다도 적은 0.69 g/cm3이라니까 토성의 일부를 떼어서 물에 띄운다면 물 위에 뜰 것이라는 것이다.
토성의 고리
고리는 음반과 같은 원반형을 하고 있으며, 그 면이 토성의 적도면에 일치하고 있고, 토성의 궤도면과는 27도 경사 되어 있으며, 토성의 위치에 따라 15년을 주기로 고리의 면이 우리의 시선과 일치되어 고리가 보이지 않게 되는 시기가 있다.
고리는 완전한 원형이고, 그 지름은 토성의 지름(약 12만 Km)의 배 이상이나 된다. 고리의 두께는 약 16Km에 불과하며, 밖으로부터 A, B, C의 밝기가 다른 부분(띠)을 구별할 수 있다. 띠 B가 가장 밝고 띠 C는 가장 희미하다. 마지막 F는 여러개의 띠가 모여 하나로 이루어진 상당히 복잡한 고리이다.
| 이름 | 거리(km) | 폭(km) | 질량(kg) |
| D C B Cassini division A F G E | 67,000 74,500 92,000 122,200 140,210 165,800 180,000 | 7,500 17,500 25,500 14,600 500 8,000 300,000 | ? 1.1e18 2.8e19 6.2e18 ? 1.0e7 ? |
우주선 Voyager(1977 년)호의 탐사에 의하면, 더 많은 희미한 고리가 있음을 알 수 있었다. 고리 A, B 사이에는 똑똑히 보이는 틈이
있으며, 이것을 Cassini division이라 한다. 토성의 고리의 정체에 대한 학자들의 관심은 지금까지 계속되고 있다.
우선 고리는 전체가 하나의 판때기처럼 떠있는 것이 아니라는 것이다. 정밀한 관찰에 의하면, 고리는 토성을 공전하고 있으며, 가까운 고리는 빨리, 떨어져 있는 고리는 느리게 회전하고 있으며, 이것은 Kepler의 제 2 법칙에 따르고 있다는 것이다.
연구에 의하면, 고리를 만들고 있는 것은 무수히 많은 작은, 소행성과 같은 천체의 파편이라고 생각되며 토성은 무수히 많은 수의 소위성을 가지고 있는 셈이다.
고리는 어떻게 만들어졌을까? 원래는 하나의 위성이 토성의 아주 가까운 곳을 돌고 있었는데, 토성에 가까운 위성의 부분은 먼 부
분보다 빨리 회전할 수밖에 없으니까, 위성을 양쪽으로 잡아당기는 힘이 생기고, 이 힘에 의해서 위성은 산산 조각으로 깨어져서, 작고 많은 파편이 되어서 돌게 되었다고 생각한다. 어떤 위성이 토성의 중심으로부터 토성의 반지름의 2.44배의 거리 보다 가까운 곳을 돌게 된다면위성은 깨어질 수밖에 없다는 것을 계산한 학자가 있다.
토성의 위성
토성은 23개의 위성을 가지고 있으며, 이중 이름을 가진 것이 18 개이다. 토성의 위성 중에서 가장 큰 Titan은 달보다도 더 크며, 대기를 가지는 유일한 위성으로 유명하다.
| 이름 | 거리(000 km) | 반경(km) | 질량(kg) | 발견자 | 발견일 |
| Pan Atlas Prometheus Pandora Epimetheus Janus Mimas Enceladus Tethys Telesto Calypso Dione Helene Rhea Titan Hyperion Iapetus Phoebe | 134 138 139 142 151 151 186 238 295 295 295 377 377 527 1222 1481 3561 12952 | 10 14 46 46 57 89 196 260 530 15 13 560 16 765 2575 143 730 110 | ? ? 2.70e17 2.20e17 5.60e17 2.01e18 3.80e19 8.40e19 7.55e20 ? ? 1.05e21 ? 2.49e21 1.35e23 1.77e19 1.88e21 4.00e18 | Showalter Terrile Collins Collins Walker Dollfus Herschel Herschel Cassini Reitsema Pascu Cassini Laques Cassini Huygens Bond Cassini Pickering | 1990 1980 1980 1980 1980 1966 1789 1789 1684 1980 1980 1684 1980 1672 1655 1848 1671 1898 |
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Other Resources
[Cassini : Voyage to Saturn] [1997년 10월 16일 토성식]