2013년 1월. NASA의 달궤도탐사선(LRO)은 역사적 데이터를 수신 받았다. 바로 모나리자의 이미지였다.

그게 왜 역사적이냐고? 이는 인류가 레이저를 이용해 지구 밖 우주로 보낸 최초의 데이터다. 지난 50년간 지구와 우주탐사선의 교신은 오직 전파를 통해 이뤄졌다. 하지만 전파는 거리가 멀어질수록 신호가 약해진다. 그래서 장거리 교신을 하려면 엄청난 전력을 소모하는 대형 송신기와 이를 수신할 거대 안테나가 필요하다.

반면 레이저 빔은 파장이 전파의 1만분의 1 정도로 짧아 매초마다 더 많은 파장, 즉 더 많은 데이터를 보낼 수 있다. 거리에 따른 신호 강도의 저하 폭이 크지 않아 송신기의 전력 소모도 적다. 덕분에 수신기를 소형화할 수 있어 탐사선 발사비용도 절감된다.

이 점에 주목한 NASA는 LRO에 이어 작년 10월 달의 대기 및 먼지 관측용 탐사선 ‘라디(LADEE)’와도 레이저 통신실험을 실시했다. 당시 라디는 달의 고해상도 영상을 레이저에 실어 3곳의 지상 수신국으로 보냈다.

작년 7월 발사된 유럽우주기구(ESA)의 ‘알파샛(Alphasat)’ 통신위성 또한 지구관측위성의 데이터를 지상기지국에 중계할 때 레이저를 활용할 예정이다. 특히 NASA는 2017년 발사를 목표로 장시간 우주 레이저 통신의 유효성을 검증할 차세대 ‘레이저 통신 중계 실증(LCRD) 위성’의 개발에 돌입한 상태다.

향후 우주통신분야에 레이저가 본격 적용된다면 인류의 우주 탐사방식은 크게 진보하게 된다. 탐사선과 로버에 더 많은 과학장비를 탑재함으로써 한층 폭넓고 세밀한 정보를 취득할 수 있으며, 연구자들이 실시간 스트리밍 영상을 보면서 토성의 폭풍을 추적하는 것도 가능하다. NASA의 레이저 중계팀 수석연구자인 데이브 이스라엘 박사는 이를 이렇게 표현했다. “PC통신 시대에서 초고속 인터넷 시대로 진화하는 것과 같습니다.”

+ 622Mb : 라디(LADEE) 달 탐사선은 초당 622메가비트(Mb)의 전송속도를 지닌 적외선 레이저를 사용해 지구로 데이터를 보낸다. 단 20분이면 93기가바이트(GB)이 데이터 전송이 가능하다.


<파퓰러 사이언스>