NASA가 지구 대기와 우주기상이 우주 환경에 미치는 영향을 연구하기 위한 새로운 과학 임무 '다프네(DAPHNE·Dynamic Atmosphere-Ionosphere Explorer)'를 선정했다고 18일 밝혔다.

이번 임무는 GPS와 저궤도 위성, 우주비행사 등 현대 사회의 핵심 기술과 우주 활동에 영향을 미치는 우주기상(space weather)의 예측 능력을 향상시키는 것을 목표로 한다.

다프네 임무는 개발 2단계인 '페이즈 B(Phase B)'에 돌입하며, 비행 시스템과 임무 운영에 대한 상세 설계와 계획 수립을 진행하게 된다.

NASA에 따르면 다프네는 동일한 성능의 쌍둥이 위성 두 기를 활용해 지구 하층 대기의 변화가 상층 대기에 어떤 영향을 미치는지 관측한다. 특히 우주기상이 나타나는 전리층(ionosphere)과 열권(thermosphere)의 변화를 정밀하게 측정할 예정이다.

니키 폭스(Nicky Fox) NASA 과학임무국 부국장은 "NASA는 미국이 우주기상에 대비하는 국가로서의 리더십을 강화하고 있다"며 "지구 대기에 대한 새로운 통찰을 제공함으로써 지상과 우주에서 우리의 일상생활에 영향을 미치는 현상을 더 정확하게 예측하고 대비할 수 있게 될 것"이라고 말했다.

그는 이어 "NASA가 우주비행사를 지구 자기장의 보호를 넘어 달과 화성, 그 너머로 보내고 있는 가운데 다프네는 태양계 전역에 배치된 NASA 과학 탐사선들과 함께 우주기상 영향을 예측하고 완화하는 데 필요한 데이터를 제공할 것"이라고 설명했다.

다프네는 열권 내 중성 바람(neutral winds), 온도, 대기 조성 등을 다지점에서 동시에 관측하는 저위험·고효율 임무로 설계됐다.

전리층과 열권은 지구의 중성 대기가 우주의 이온화된 플라스마 환경으로 전환되는 영역이다. 이 구간은 태양 활동과 하층 대기 변화, 지구 주변 우주 환경의 영향을 받아 끊임없이 변화한다.

NASA는 다프네가 확보한 기초 관측 자료와 물리적 분석 결과를 기존 하층 대기 에너지 데이터와 결합해 우주기상 예측 모델의 정확도를 높일 계획이라고 밝혔다.

이번 임무는 미국 콜로라도대학교 볼더캠퍼스 산하 대기우주물리연구소(LASP)의 에이미 머켈(Aimee Merkel) 연구원이 총괄한다.

다프네는 2027년 임무 확정 심사를 거칠 예정이며, 예산과 개발 진행 상황 평가를 통과할 경우 2029년 이후 발사된다. 발사체 비용을 제외한 총 사업비는 2023 회계연도 기준 2억5000만 달러(약 3400억원)를 넘지 않을 전망이다.

* 다프네는 NASA의 'DYNAMIC(Dynamical Neutral Atmosphere-Ionosphere Coupling)' 임무 공모를 통해 제안된 개념 연구 사업으로, NASA 고다드 우주비행센터의 태양-지구 탐사 프로그램(Solar Terrestrial Probes Program)이 사업 관리와 예산 지원을 담당한다.