그것은 이렇습니다                                                         c:/mysite/20090723.htm

   Q: 어떻게 지구에서 달에 있는 거울에 레이저를 쏘아 맞히나?

21일자 B5면 '거울아, 거울아 우주의 비밀을 알려다오' 기사에서 아폴로 11호 우주인들이 40년 전 달에 두고 온 거울에 지구에서 레이저를 쏘아 지구와 달 사이 거리를 정확히 잰다고 했는데, 어떻게 그 먼 곳에 있는 작은 거울을 레이저로 맞힐 수 있나요?

   ― 경기도 광명시 독자 박지연씨

   A: 먼 곳까지 퍼지지 않는 레이저의 직진성 이용해 달까지 빛 보내

레이저를 쏘아 달에 있는 거울을 맞히려면 두 가지가 필요합니다. 하나는 거울의 정확한 위치를 파악하는 것이고 다른 하나는 거울을 맞힐 빛입니다. 일단 아폴로 우주인이 달에 두고 온 거울의 위치는 정확히 알고 있습니다. 이를 기반으로 지구와 달의 자전과 공전주기 등을 계산해 거울의 위치를 파악합니다.

중요한 것은 거울을 맞히고 돌아올 빛입니다. 이 빛으로 레이저를 쓰는 것은 레이저 광선이 먼 곳까지 가도 잘 퍼지지 않기 때문입니다. 밤에 손전등을 먼 곳에 비추면 얼마 가지 않아 빛이 넓게 퍼지면서 희미해집니다.

반면 레이저는 직진성이 좋아 먼 곳까지 형태를 유지하면서 빛이 나갑니다. 회의 시간에 사용하는 레이저 포인트도 그런 성질을 이용한 것입니다. 한국천문연구원 박종옥 우주측지연구부장은 "지상에서 지름 10㎝의 레이저를 발사하면 지상 수백㎞ 상공에서 지름이 1m 이상 퍼지지 않는다"고 말했습니다.

이를 이용해 위성의 위치를 추적합니다. 지상에서 인공위성에 레이저를 쏘고 반사파를 포착해 위성의 정확한 위치를 알아내는 것입니다. 한국 첫 우주발사체 나로호에 실릴 과학기술위성2호에는 이를 위한 레이저 반사판이 달립니다. 지구 상공 400~2만㎞에 떠있는 위성에 레이저를 쏘면 레이저 속의 빛알갱이(光子·광자) 1만개당 10개 정도가 지구로 돌아온다고 합니다.

물론 달은 위성보다 훨씬 먼 약 38만5000㎞ 거리에 있습니다. 따라서 위성에 쏘는 것보다 더 강한 레이저를 씁니다. 미국 아파치 관측소에서는 지름 3.5m의 레이저를 달에 쏩니다. 워낙 먼 거리라 거울이 놓인 곳에 가면 레이저의 지름이 2㎞ 정도로 퍼집니다. 때문에 거울에 반사돼 지구로 돌아오는 빛알갱이 수도 위성에 레이저를 쏠 때에 비해 크게 줄어듭니다. 30경개의 빛알갱이 중 불과 5개 정도가 돌아온다고 합니다.