07 우주는 어떻게 탐사하고, 그 성과는 우리 생활에 어떻게 이어질까?

과학별과 우주중240쪽중2 과학 · 별과 우주

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이 자료는

중2 과학 「별과 우주」 일곱 번째 자료로, 우주를 어떤 방법으로 탐사하고 그 성과가 우리 생활에 어떻게 이어지는지 다루는 문제 유형 학습지입니다. 달에 발자국을 남기는 장면만 우주 탐사가 아니라, 지상에서 별빛을 모으는 망원경, 지구 주위를 도는 관측 위성, 달 가까이에서 사진을 보내는 탐사선도 서로 다른 일을 한다는 데서 출발해, 무엇을 알고 싶은지에 따라 장비를 고르고 실제로 얻은 자료만큼 결론을 내리는 법을 익힙니다. 문제를 네 가지 유형으로 나누고 유형마다 하나의 물음을 걸었습니다. 우주는 어떤 방법으로 탐사할까, 우주 탐사는 어떻게 발전해 왔을까, 우주 탐사의 성과는 생활에 어떻게 이어질까, 우주 탐사의 문제점과 앞으로의 과제는 무엇일까의 순서로, 관측 위치와 장비에서 탐사 역사와 우리나라의 성과, 위성 활용과 기술 응용, 우주 쓰레기·비용·안전·오염과 증거에 맞는 탐사 계획까지 이어 갑니다.

유형마다 '대표문제 → 질문으로 이해하기 → 꼭 기억할 지식 → 대표문제 풀이 → 적용 문제' 순서로 되어 있습니다. '지상 망원경이 있는데 왜 우주 망원경도 필요할까?', '발사체·탑재체·우주센터는 무엇이 다를까?', '증거에 맞는 결론과 탐사 계획은 어떻게 세울까?'처럼 질문 13개에 한 줄 답과 설명이 붙어 있습니다. 물결치는 수영장 바닥, 학교를 조사하는 네 방법, 자이로드롭에서 몸이 붕 뜨는 느낌, 택배 트럭·상자·물류 센터, 친구들의 신호로 위치 맞히기, 산 위의 중계탑, 기능성 옷감을 등산복에 응용하기, 고속 도로의 낙하물, 물웅덩이와 개구리 같은 비유에는 '이 비유는 여기까지만 맞다'를 함께 적었습니다. 그림으로는 '한 장으로 보는 우주 탐사', '네 관측·탐사 장면', '대기를 통과하는 빛과 우주에서 받는 빛', '탐사선의 네 가지 탐사 방법', '발사·분리·임무 수행과 우주센터', '세계와 우리나라의 두 줄 연표', '위성의 관측 범위와 신호 방향', '연구 목적에서 생활 제품으로', '세 계획에서 장비가 있는 곳과 이동', '우주 쓰레기의 충돌 위험과 추락 위험', '자료로 알 수 있는 것과 추가 증거', '목표·자료·장비·부담을 서로 맞추기'가 실려 있고, 표 T1 '탐사 방법 한눈에', 표 T2 '탐사선의 탐사 방법', 표 T3 '세계와 우리나라의 우주 탐사 연표', 표 T4 '우주 기술이 생활에 응용된 예'와 기상·통신·위치 확인·지표 관측으로 나눈 위성 활용 표가 있습니다. 끝에는 '한눈에 정리' 표와 '우주 탐사에서 자료와 생활로' 흐름도가 있습니다.

문제는 대표문제 4개, 유형별 적용 문제 21개, 여러 유형을 섞은 통합 확인 문제 8개로 모두 33문항입니다. 선다형과 ㄱ~ㄹ 중 옳은 것 있는 대로 고르기, O/X와 틀린 문장 고치기, 보기에서 탐사 방법 골라 쓰기, 사건을 일어난 순서대로 쓰기, 잘못된 설명 고치기, 자료만으로 내릴 수 있는 결론과 없는 결론 구분하기, 가상 탐사 계획 비교하기, 기대 효과·부담·위험을 줄일 방안 쓰기, 짧은 글 쓰기 같은 서술형 문항이 섞여 있습니다. 30쪽 '한눈에 정리'와 흐름도에 이어 34~35쪽에 빠른 정답, 36~40쪽에 문항별 해설과 서술형 문항의 채점 핵심이 있고, 문항마다 다시 볼 질문이 '연결'로 적혀 있습니다.

미리보기

실제 학습지의 일부입니다. 누르면 크게 볼 수 있습니다.

한 장으로 보는 우주 탐사 — 지구와 대기권 둘레에 지상 망원경·우주 망원경·인공위성·유인 탐사·우주 정거장을, 천체 곁에 탐사선·근접 통과와 탐사선·궤도선을, '달 표면 확대' 칸에 착륙선과 로버를 한 장에 배치한 그림(장비·천체의 크기와 거리는 실제 비율이 아님) · 2쪽

세계와 우리나라의 두 줄 연표 — 같은 연도 축 위쪽에 세계, 아래쪽에 우리나라의 성과를 놓고, 1957년 스푸트니크 1호부터 2022년 제임스 웹 우주 망원경·누리호·다누리까지를 인공위성·발사체·지상 시설·탐사선·유인 탐사·우주 망원경·과학 로켓의 범례로 구분한 연표 · 13쪽

우주 쓰레기의 충돌 위험과 추락 위험 — 지구 둘레의 발사체 잔해·수명이 다한 위성·작은 파편이 운용 중인 위성과 부딪칠 수 있는 충돌 위험(작은 조각도 큰 피해)과, 일부 잔해가 지상에 떨어질 수 있는 추락 위험을 함께 나타낸 그림 · 25쪽

핵심 정리 · 우주 탐사의 방법과 성과

학습지의 설명 질문 13개 가운데 핵심을 짧게 정리했습니다. 그림·표와 33문항은 PDF에 있습니다.

우주 탐사에는 어떤 방법이 있나요?

우주 탐사는 우주에 관한 정보를 얻기 위해 천체와 우주 환경을 관측하고 조사하는 활동입니다. 지표의 천문대에서 빛을 모으는 지상 망원경, 지구 대기권 밖의 우주 망원경, 지구 주위 궤도를 도는 인공위성, 다른 천체 가까이·주위·표면에서 조사하는 무인 탐사선, 사람이 직접 실험·판단하는 유인 탐사와 우주 정거장이 있습니다. 사람이 우주에 직접 가지 않아도 우주에 관한 정보를 모을 수 있으며, 목적에 맞는 방법을 골라 씁니다.

지상 망원경이 있는데 왜 우주 망원경도 필요한가요?

대기는 X선과 자외선의 상당 부분 등 일부 빛을 흡수하고, 공기의 온도·밀도가 고르지 않게 변하면 별빛의 진행이 흔들려 상이 흐려집니다. 밤하늘의 별이 반짝여 보이는 것도 이 흔들림 때문입니다. 우주 망원경은 지구 대기권 밖에서 대기의 영향을 피하고 지상에 도달하기 어려운 빛도 관측합니다. 물결치는 수영장 바닥 타일이 물속에서 보면 또렷한 것처럼, 흔들리는 층이 대상과의 사이에 없기 때문입니다. 그래도 관측할 빛과 장비의 크기·성능·비용에 따라 지상 망원경과 함께 활용합니다.

탐사선은 어떤 방법으로 천체를 조사하나요?

무인 탐사선은 카메라와 측정 장치로 자료를 얻고, 지상 명령이나 미리 정한 절차에 따라 작동합니다. 방법은 천체 곁을 지나가며 관측하는 근접 통과, 천체 주위를 돌며 넓은 지역을 반복 관측하는 궤도 선회(궤도선), 표면에 내려앉아 그곳을 자세히 조사하는 착륙(착륙선), 표면을 이동하며 여러 지점의 암석을 조사하는 로버(탐사차)로 나뉩니다. 궤도 관측은 넓게 반복해서, 표면 조사는 가까이 자세히 조사하는 데 유리합니다. 화성까지 신호가 가는 데 약 3~22분이 걸리므로 현장에서 미리 정한 절차로 안전을 확보하는 기능도 중요합니다.

우주 환경에서는 왜 사람과 장비를 보호해야 하나요?

우주에서는 호흡할 공기가 매우 희박하고 온도 변화·방사선 등에 대비해야 하기 때문입니다. 유인 탐사에는 호흡·기압 유지·귀환 장치가, 무인 장비에도 전력·통신·열 조절 장치가 필요합니다. 지구 궤도의 우주 정거장에서 떠 있는 듯한 '무중력 상태'는 정거장과 사람이 함께 계속 떨어지는 운동을 하기 때문이며, 실제로는 중력이 작용합니다.

발사체·탑재체·우주센터는 어떻게 다른가요?

발사체는 위성·탐사선을 싣고 우주로 보내는 운송 수단이고, 탑재체는 그 발사에서 실어 보내는 위성·탐사선 등이며, 우주센터는 발사 준비·추적·관제를 지원하는 지상 시설입니다. 택배 트럭(발사체), 상자(탑재체), 물류 센터(우주센터)에 빗댈 수 있습니다. 다만 발사체는 단계별로 분리되고 많은 발사체는 한 번 사용한 뒤 떨어지며, 분리된 탐사선은 계속 전력을 확보하고 신호를 주고받으며 임무를 수행합니다.

세계와 우리나라의 우주 탐사는 어떻게 발전해 왔나요?

세계에서는 1957년 스푸트니크 1호의 최초 인공위성 발사, 1969년 아폴로 11호의 첫 유인 달 착륙, 보이저 2호·뉴 허라이즌스호의 근접 통과, 허블·제임스 웹 우주 망원경의 관측, 큐리오시티의 화성 탐사, 파커 탐사선의 태양 대기 진입으로 얻는 정보의 범위가 넓어졌습니다. 우리나라는 1992년 우리별 1호, 1993년 과학 관측 로켓 KSR-I, 2009년 나로우주센터, 2010년 천리안위성 1호, 2013년 나로호, 2022년 누리호와 다누리로 이어집니다. 나로호는 국제 협력으로, 누리호는 국내 기술로 개발했습니다. 새 방법이 발전해도 장점이 서로 다른 지상 관측·무인 탐사·유인 탐사를 함께 이용합니다.

인공위성 자료와 신호는 일상에서 어떻게 쓰이나요? GPS는 어떻게 위치를 알아내나요?

인공위성은 구름 등의 변화를 관측하는 기상, 떨어진 지점 사이의 신호를 중계하는 통신, 위치 확인, 육지·바다의 상태를 살피는 지표 관측에 쓰여 예보·재난 대비, 방송·통신, 길 찾기, 산불 피해 범위·환경 변화 조사로 이어집니다. 위성 위치 확인 시스템(GPS)에서는 위성이 신호를 보내고, 수신 장치가 여러 위성의 위치와 신호를 보낸 시각을 이용해 자기 위치를 계산합니다. 친구들이 각자 위치와 신호를 보낸 시각을 외치면 듣는 사람이 도착 시간으로 거리를 알아내 자기 위치를 찾는 것과 비슷하지만, GPS는 소리 대신 전파를 씁니다.

우주 기술은 어떤 생활 제품에 응용되었나요?

항공·우주 연구에서 개발·개량한 기술은 생활 제품에도 응용됩니다. 항공기 좌석의 충격을 줄일 재료 연구에서 나온 메모리폼 쿠션·매트리스, 우주 임무의 물 정화용 필터 재료를 쓴 정수 필터를 넣은 휴대용 물병, 별·행성의 온도를 알아낼 적외선 센서를 응용한 적외선 귀 체온계, 우주복 제조 기술을 응용한 운동화 중창의 완충 구조가 예입니다. 새 환경에서 다시 시험하고 개량해야 하며, 특정 기술이 응용되었다고 그 종류의 모든 제품이 우주에서 처음 발명되었다는 뜻은 아닙니다.

우주 쓰레기는 무엇이며 왜 줄여야 하나요?

수명이 다한 인공위성·발사체 잔해·부서진 조각처럼 우주에 남은 쓸모없는 인공 물체입니다. 지구 가까운 궤도에서는 초속 약 7~8 km로 움직여 작은 조각도 운용 중인 위성과 충돌하면 큰 피해를 줄 수 있고, 대기권으로 들어오는 물체는 대부분 타거나 부서지지만 일부 잔해가 지상에 떨어질 위험도 있습니다. 제거가 어려워 새 파편이 생기지 않게 설계하고, 물체를 추적해 충돌을 피하며, 임무가 끝난 위성·발사체를 안전하게 처리하는 노력이 필요합니다.

우주 탐사의 결론과 계획은 어떻게 세워야 하나요?

탐사로 얻을 지식·기술·생활상의 이익과 함께 자원·시간·안전·환경 영향을 검토합니다. 지구에서 가져간 물질이 다른 천체를 오염시키면 원래 그곳의 물질을 연구하기 어려워질 수 있으므로 장비 시험과 오염 방지 절차를 계획에 넣습니다. 결론은 실제로 얻은 자료의 범위에서 내립니다. 물웅덩이가 물이 고였다는 단서일 뿐 개구리가 사는지는 더 확인해야 하듯, 표면 영상으로는 충돌 구덩이의 모양·분포를 비교할 수 있지만 생명체의 존재를 판단하려면 그에 맞는 관측·측정과 다른 설명의 검토가 더 필요합니다.

핵심 용어

우주 탐사: 우주에 관한 정보를 얻기 위해 천체와 우주 환경을 관측하고 조사하는 활동
지상 망원경: 지표의 천문대에서 천체의 빛을 모아 밝기·색 등을 조사하는 망원경
우주 망원경: 지구 대기권 밖에서 대기의 흔들림 없이 관측하고, 대기에 흡수되는 빛도 관측하는 망원경(예: 허블 우주 망원경)
인공위성: 지구 주위 궤도를 돌며 지구 관측·통신·위치 확인 등을 하는 장비
탐사선: 다른 천체 가까이·주위·표면에서 조사하는 무인 장비
근접 통과: 천체 곁을 지나가며 관측하는 방법. 여러 천체를 차례로 조사할 수 있지만 한 천체 가까이에서 관측하는 시간이 짧음
궤도 선회(궤도선): 천체 주위를 돌며 넓은 지역을 반복 관측하는 방법. 표면 물질을 직접 만지지 못함
착륙(착륙선): 표면에 내려앉아 그곳을 가까이 자세히 조사하는 방법. 다른 곳으로 이동하지 못함
로버(탐사차): 표면을 이동하며 여러 지점의 암석을 가까이 조사하는 장비. 길의 장애물·전력 문제를 고려해야 함
무중력 상태: 우주 정거장과 사람이 함께 계속 떨어지는 운동을 하여 떠 있는 듯한 상태. 실제로는 중력이 작용함
발사체: 위성·탐사선을 싣고 우주로 보내는 운송 수단(로켓)
탑재체: 발사에서 실어 보내는 위성·탐사선 등
우주센터: 발사 준비·추적·관제를 지원하는 지상 시설
과학 관측 로켓: 높은 곳의 대기를 조사하는 로켓. 우리나라 최초는 1993년에 발사한 KSR-I
위성 위치 확인 시스템(GPS): 위성이 신호를 보내고, 수신 장치가 위성의 위치와 신호를 보낸 시각을 이용해 자기 위치를 계산하는 시스템
메모리폼: 미국 항공 우주국(NASA)이 지원한 연구에서 개발된 충격 흡수 재료. 처음에는 항공기 좌석의 충격을 줄이려고 연구함
적외선 귀 체온계: 별·행성의 온도를 알아내는 적외선 센서 기술을 응용해, 물체가 내는 적외선을 측정해 체온을 재는 기구
우주 쓰레기: 수명이 다한 인공위성·발사체 잔해·부서진 조각처럼 우주에 남은 쓸모없는 인공 물체
다른 천체의 오염: 지구에서 가져간 물질이 다른 천체를 오염시켜 원래 그곳의 물질을 연구하기 어려워지는 문제. 오염 방지 절차로 줄임

다 풀고 나면

지상 망원경·우주 망원경·인공위성·탐사선·유인 탐사를 장비가 있는 곳, 사람 탑승 여부, 잘하는 일로 구별하고, 우주 망원경이 대기의 흔들림과 빛의 흡수를 피하는 까닭을 설명할 수 있다.
탐사선의 근접 통과·궤도 선회·착륙·로버를 장점과 한계로 비교하고, 조사 목적에 맞는 방법을 고를 수 있다.
발사체·탑재체·우주센터를 구별하고, 세계와 우리나라의 우주 탐사 성과를 연도·이름·성과·역할로 짝지을 수 있다.
기상·통신·위치 확인·지표 관측 위성의 활용과 메모리폼·정수 필터·적외선 귀 체온계·운동화 중창 같은 기술 응용을 예로 들어, 우주 탐사의 성과가 지식과 생활로 이어지는 과정을 설명할 수 있다.
우주 쓰레기의 충돌·추락 위험과 비용·안전·오염 문제를 말하고, 그 위험을 줄일 방안을 제시할 수 있다.
실제로 얻은 자료의 범위에서 결론을 내리고, 목표·필요한 자료·장비의 기능·기대 효과와 부담을 연결해 탐사 계획을 세울 수 있다.

이렇게 풀면 됩니다

1쪽에서 네 유형의 질문과 살펴볼 자료를 확인합니다. 유형마다 맨 앞의 대표문제(2·10·16·23쪽)를 먼저 풀어 봅니다.
'질문으로 이해하기'의 질문을 읽고 내 답을 말해 본 뒤 한 줄 답과 설명, 그림과 표 T1~T4를 읽습니다. 비유는 '이 비유는 여기까지만 맞다'와 함께 읽고, '꼭 기억할 지식'과 대표문제 풀이로 내 풀이의 판단 근거를 점검합니다.
유형별 '적용 문제'를 같은 방법으로 풉니다. 31~33쪽의 '통합 확인 문제' 8문항(문항 26~33)으로 여러 유형을 섞어 확인합니다.
30쪽 '한눈에 정리' 표와 '우주 탐사에서 자료와 생활로' 흐름도로 핵심 질문을 다시 확인한 뒤, 34~35쪽 빠른 정답과 36~40쪽 정답과 해설로 맞춰 봅니다. 틀린 문항은 해설 끝 '연결'에 적힌 질문으로 돌아가 설명을 다시 읽습니다.

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