우주 소리·우주인 통신, 진공에서는 조용한데 대화는 어떻게 할까?

안녕하세요. 우리곁의우주입니다.

우주에서는 소리가 전달되지 않는다고 배우지만, 우주 유영 영상에서는 우주인들의 목소리가 선명하게 들립니다. 서로 모순되는 장면 같지만, 목소리가 전달되는 경로를 나누어 보면 답이 나옵니다.

소리는 공기 같은 물질의 진동으로 전달되고, 우주인의 무선통신은 전자기파를 이용합니다. 진공을 가로지르는 것은 목소리의 압력 진동이 아니라 음성 정보를 담은 전파입니다.

소리는 진동을 전달할 물질이 필요합니다

사람이 말하면 성대의 진동이 주변 공기를 흔듭니다. 공기 속 압력 변화가 퍼져 나가 귀에 도달하면 우리는 소리로 받아들입니다. 공기는 이 진동을 전달하는 매질 역할을 합니다.

소리는 공기에서만 전달되는 것은 아닙니다. 물이나 고체도 진동을 전달할 수 있습니다. 따라서 소리가 전달되는지를 판단할 때는 공기의 유무뿐 아니라 연결된 물질이 있는지 생각해야 합니다.

진공에는 일상적인 소리의 압력 변화를 연속적으로 전달할 매질이 없습니다. 우주선 밖에서 아무리 크게 외치더라도 그 목소리가 진공 공간을 건너 다른 우주인의 귀에 직접 도달하지는 않습니다.

이때 문제는 목소리의 크기가 부족하다는 것이 아닙니다. 소리를 더 크게 만든다고 전달에 필요한 물질이 새로 생기는 것은 아니기 때문입니다.

우주 소리·우주인 통신, 진공에서는 조용한데 대화는 어떻게 할까?

우주선 밖과 우주정거장 안은 조건이 다릅니다

우주정거장 내부에는 사람이 숨을 쉴 수 있는 기체가 있습니다. 따라서 같은 실내에 있는 사람끼리는 공기를 통해 말소리를 주고받을 수 있습니다.

장비에서 나는 소리도 들립니다. 공기를 순환시키는 팬과 각종 기계가 작동하므로, 우주정거장 내부가 완벽한 정적에 잠겨 있는 것은 아닙니다.

실제로 우주선 내부의 소음은 의사소통과 경보 인지 등에 영향을 줄 수 있어 관리 대상입니다. 우주 공간이 진공이라는 설명을 실내 환경에 그대로 적용하면 이런 차이를 놓치게 됩니다.

우주복 안에도 호흡을 위한 기체가 있으므로 자신의 목소리와 장비 작동음 등을 들을 수 있습니다. 바깥으로 소리가 퍼지지 않는다는 말과 우주인이 아무 소리도 듣지 못한다는 말은 다릅니다.

 

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우주인의 목소리는 전파에 실려 전달됩니다

우주 유영 중 대화는 여러 단계를 거칩니다. 먼저 우주인이 말하면 헬멧 내부의 기체를 통해 진동이 전달되고, 마이크가 이를 전기적 신호로 바꿉니다.

통신 장치는 음성 정보를 전파로 보내고, 상대편 장치는 이를 수신합니다. 이어서 스피커나 이어폰이 다시 소리의 진동을 만들어 상대가 들을 수 있도록 합니다.

이를 간단히 정리하면 ‘목소리 → 마이크 → 전파 → 수신 장치 → 스피커 → 귀’의 흐름입니다. 진공 구간을 이동하는 동안에는 처음의 공기 진동이 그대로 날아가는 것이 아닙니다.

전파는 빛과 같은 전자기파의 한 종류라서 공기를 매질로 필요로 하지 않습니다. 소리와 전파를 같은 종류의 파동으로 생각하지 않는 것이 우주 통신을 이해하는 출발점입니다.

우주 소리·우주인 통신, 진공에서는 조용한데 대화는 어떻게 할까?

영화 속 우주 폭발음은 실제로 들릴까?

영화에서는 멀리 떨어진 우주선의 폭발이 커다란 소리와 함께 표현됩니다. 그러나 관찰자와 폭발 지점 사이가 진공이고, 진동을 전달할 연결 경로도 없다면 지상에서처럼 폭발음을 들을 수 없습니다.

그렇다고 우주선 안에서 충격과 관련된 소리가 절대로 날 수 없다는 뜻은 아닙니다. 충격이 우주선 구조물에 직접 전달되면 고체를 따라 진동이 퍼질 수 있고, 그 진동이 실내 공기로 전달될 수도 있습니다.

따라서 “우주 폭발은 무조건 아무 소리도 없다”보다 “진공을 가로질러 소리 자체가 전달되지는 않는다”가 정확한 설명입니다. 듣는 사람의 위치와 진동이 이어지는 경로를 함께 봐야 합니다.

영화의 소리는 관객에게 상황을 전달하기 위한 연출일 수 있습니다. 화면에 폭발이 보인다는 사실만으로 그 자리에 있는 인물이 같은 소리를 들을 것이라고 판단할 수는 없습니다.

인터넷에서 들은 ‘우주의 소리’는 무엇일까?

우주 사진과 함께 공개되는 음원 중에는 관측 자료를 소리로 바꾼 결과가 있습니다. 밝기나 위치 같은 데이터를 음의 높이, 길이, 크기 등에 대응시키는 데이터 소리화입니다.

이런 자료는 우주에 마이크를 놓고 녹음한 소리와 다릅니다. 눈으로 보던 정보를 귀로도 이해할 수 있도록 변환한 것이므로, 무엇을 어떤 기준으로 소리에 대응시켰는지 설명을 확인하는 것이 좋습니다.

반면 우주의 모든 영역이 완벽한 진공은 아닙니다. 은하단의 뜨거운 가스처럼 물질이 있는 환경에서는 압력파가 존재할 수 있습니다. 관측한 파동을 사람이 들을 수 있는 범위로 옮긴 음원도 있습니다.

그러므로 우주 관련 음원을 전부 실제 녹음이라고 생각해서도, 전부 근거 없이 만든 효과음이라고 생각해서도 안 됩니다. 원래 무엇을 측정한 자료인지가 핵심입니다.

우주 소리·우주인 통신, 진공에서는 조용한데 대화는 어떻게 할까?

화성에서 녹음한 소리는 왜 가능할까?

화성에는 지구보다 매우 희박하지만 대기가 있습니다. 미국 항공우주국의 탐사차 퍼서비어런스는 마이크로 화성의 바람과 탐사차 활동에 따른 소리를 기록했습니다.

화성의 대기 조건은 지구와 달라 소리의 전달 방식도 차이가 납니다. 하지만 소리를 전달할 물질이 존재한다는 점에서 우주선 사이의 진공과는 다른 환경입니다.

우주 음원을 접하면 세 가지를 구분해보세요. 대기 속에서 마이크로 녹음한 소리인지, 관측한 압력파를 가청 범위로 옮긴 것인지, 다른 종류의 데이터를 소리로 표현한 것인지입니다.

우주에서 소리가 들리는지를 묻는 질문에는 장소에 대한 조건이 필요합니다. 진공에서는 소리가 직접 전달되지 않지만, 기체가 있는 우주선과 행성에서는 들릴 수 있고, 우주인들은 전파로 그 사이를 연결합니다.

참고 자료

• 미국 항공우주국 — 우주 공간과 소리에 관한 설명
  https://science.gsfc.nasa.gov/attic/cosmicopia.gsfc.nasa.gov/qa_sp_en.html
• 미국 항공우주국 — 우주인의 의사소통 교육 자료
  https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2017/05/esfl_es_depending_on_others.pdf
• 미국 항공우주국 — 우주정거장의 저소음 팬 연구
  https://www.nasa.gov/general/nasa-quiet-space-fan-research-to-benefit-commercial-space-stations/
• 미국 항공우주국 — 천문 관측 자료의 소리화
  https://science.nasa.gov/science-research/astrophysics/data-sonifications/
• 미국 항공우주국 — 화성의 소리
  https://science.nasa.gov/mission/mars-2020-perseverance/sounds-of-mars/