프시케 우주선이 제트추진연구소 테이블 마운틴 시설의 레이저 신호를 수신하는 개념도. / NASA, JPL-Caltech

우주 통신이 눈부신 진화를 거듭하며 새 시대를 맞았다. 라디오 주파수에 의존하던 우주 탐사가 레이저 신호를 앞세워 돌파구를 열었기 때문이다.

미국 항공우주국 NASA의 '심우주 광통신(Deep Space Optical Communications)' 기술 시연이 예상을 뛰어넘는 성과를 보여줬다고 어스닷컴 등이 현지시간 10월 9일 보도했다. NASA가 7월 29일 첨단 DSOC 기술로 지구에서 프시케(Psyche, 영문명 사이키) 우주선까지 레이저 신호 전송에 성공했다. NASA와 프시케 간 거리는 약 4억6671만km. 지구에서 화성까지의 최대 거리에 해당한다.

2023년 10월 프시케 발사 이후 기술 시연의 첫 운영 단계가 정점을 찍었다. 매우 높은 수준의 정밀도를 요구하는 레이저 통신으로선 우주탐사의 새 이정표를 세운 셈이다. 광학통신이 태양계를 탐험하는 데 있어 견고하고 혁신적인 수단임을 확인시켜 준 것이다.

NASA 제트추진연구소가 관리하는 심우주 광통신 실험은 레이저 송수신기와 두 개의 지상국으로 구성되어 있다. 팔로마 천문대의 200인치 헤일 망원경은 다운링크 스테이션으로, 테이블 마운틴 시설은 최대 7킬로와트의 레이저 전력을 전송할 수 있는 업링크 스테이션으로 기능한다.

레이저 기술의 장점은 데이터 전송 속도를 라디오 전파보다 최대 100배 더 빨라지게 한다. 복잡한 과학 데이터, 고화질 이미지, 심지어 비디오 영상까지 초고속으로 전송한다. 따라서 화성과 그 너머의 인간 탐사에도 새로운 길이 열리게 됐다.

기술 시연의 데이터는 프시케로 송수신되며, 비트는 근적외선 빛으로 인코딩돼 전송된다. 근적외선 빛은 라디오 파동보다 주파수가 높아 데이터 전송 속도가 훨씬 더 빠르다. 기존 우주 통신 기술보다 더 빠른 속도로 데이터를 전송하는 게 심우주 광통신과 레이저 기술의 궁극적인 목표다. 

프로젝트는 이를 위해 프시케 우주선에서 예술 작품, 고화질 비디오, 엔지니어링 데이터 등 다양한 데이터 세트를 전송할 수 있는 독특한 기회를 가졌다. 2023년 12월 11일에는 기술 데모가 1900만 마일(3058km) 떨어진 우주에서 지구로 첫 초고화질 비디오를 전송하기도 했다.

비행 송수신기는 11월 4일에 다시 전원이 켜질 예정이다. 이는 비행 하드웨어의 내구성에 대한 중요한 테스트를 예고한다. NASA가 테스트에 성공한다면 심우주 탐사의 새로운 가능성을 열어줄 혁신적인 통신 기술에 반발짝 더 다가서게 된다.

한편 프시케 우주선은 금속 소행성 '16프시케'를 탐사하는 임무를 수행 중이다. 16프시케는 태양계의 형성 초기에 원시 행성의 핵이었던 잔해로 추정되며, 지구와 같은 암석 행성의 금속 핵이 어떻게 형성되었는지를 알려줄 것으로 기대된다. 프시케는 소행성의 중력장, 자기장, 지질학적 특성도 조사하고 있다.