1주일 뒤 인류가 사상 최초의 우주 충돌 실험을 진행한다. 지난해 발사한 무인(無人) 우주선을 축구장 크기의 소행성(小行星)에 충돌 시키는 것이다. 과거에도 임무를 마친 우주선을 행성에 충돌 시킨 적은 있지만, 이번은 임무 자체가 충돌로 소행성의 궤도를 트는 것이다. 성공하면 앞으로 영화처럼 우주선으로 지구를 위협하는 소행성을 밀어낼 수 있을 것으로 기대된다.
미 항공우주국(NASA·나사)은 오는 27일 오전 8시 14분(한국 시각) 지구와 1100만㎞ 떨어진 곳에서 우주선 ‘다트(DART)’를 소행성 ‘디모르포스(Dimorphos)’와 충돌시킨다. 다트의 충돌 속도는 초속 6.6㎞로, 시속으로 따지면 약 2만4000㎞, 마하 19를 넘는다.
◇소형 위성이 축구장 크기 소행성에 충돌
다트는 ‘쌍소행성 궤도 수정 시험(Double Asteroid Redirection Test)’이란 의미의 영문 약자다. 이름 그대로 소행성 두 개로 가서 궤도를 수정하는 임무를 띠고 있다. 소행성은 태양 주변을 긴 타원 궤도를 따라 도는 작은 천체로, 혜성(彗星)과 달리 휘발성 꼬리가 없다. 디모르포스는 지름 약 163m의 소행성으로, 그보다 더 큰 780m 길이인 소행성 디디모스의 주위를 11시간 55분 주기로 돌고 있다.
소형차 크기인 다트 우주선이 디모르포스와 정면 충돌하면 공전 궤도가 이전보다 안쪽으로 작아지면서 공전 시간이 10여분 분 단축될 것으로 예상된다. 다트 위성이 충돌해도 디디모스에는 아무런 영향을 주지 않을 것이라고 나사는 밝혔다.
다트 우주선은 지난해 11월 24일 스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려 발사된 후 그동안 태양전지판으로 만든 전기로 이온을 분사해 비행했다. 나사는 지난 8일 다트가 자체 카메라로 디모로포스 사진 243장을 촬영했다고 밝혔다. 나사는 이 사진으로 다트의 카메라와 항법 시스템의 성능을 검증했다.
앞으로 나사 제트추진연구소는 다트의 추진기 3개를 작동 시켜 비행 경로를 미세하게 조정한다. 충돌 약 24시간 전에는 다트가 디모르포스와 2㎞ 거리 안에 접근한다. 충돌 4시간 전부터는 다트가 오로지 자체 항법 시스템으로 비행한다.
◇22세기에 실제 소행성 충돌 예상
한국천문연구원의 문홍규 박사는 “다트는 인류 최초로 시도하는 소행성 궤도 변경 실험”이라며 “앞으로 닥칠 수 있는 미래의 위협에 대비한다는 의미가 있다”라고 말했다.
다트 실험의 성과는 실제로 지구와 충돌할 소행성을 막는 데 적용된다. 영화처럼 핵무기를 발사해 폭발 시키기보다 우주선을 충돌 시켜 지구를 비켜나가도록 궤도를 트는 것이다. 나사는 22세기에 그런 일이 일어날 것으로 예상한다.
현재 나사가 지구 충돌 가능성이 가장 크다고 보는 소행성은 1999년 발견한 소행성 ‘베누(Bennu)’다. 나사는 베누가 2182년 확률 2700분의 1로 지구와 충돌할 수 있다고 본다. 나사는 이에 대비해 베누와 충돌해 궤도를 바꿀 우주선 ‘해머(HAMMER)’를 준비하고 있다.
이미 나사는 무인 탐사선 ‘오시리스-렉스(OSIRIS-REx)’를 베누로 보내 2020년 10월 표면에서 자갈과 먼지를 채취하도록 했다. 오시리스-렉스는 현재 지구로 귀환 중이며, 내년 9월 24일 지구에 소행성 시료가 담긴 용기를 전달할 예정이다.
이와 함께 나사는 2026년에는 지구 주변 4800만㎞ 이내에 있는 미확인 소형 소행성을 3분의 2까지 감시할 수 있는 우주 망원경 ‘니오 서베이어’도 발사할 계획이다.
◇이탈리아 큐브샛이 충돌 현장 확인
다트는 이번에 충돌 과정을 중계할 동반자도 데리고 갔다. 바로 이탈리아 우주국의 큐브샛인 ‘리차큐브(LICIACube)’이다. 큐브샛은 한 변이 10㎝, 무게가 1㎏인 정육면체가 기본 단위인 초소형 위성으로, 기능에 따라 여러 개를 붙여 쓰기도 한다. 리차큐브는 가로·세로·높이가 각각 10㎝, 20㎝, 30㎝ 크기에 무게는 14㎏이다. 다트는 지난 11일 동체에 들어있는 리차큐브를 스프링으로 밀어 방출했다.
이탈리아 연구진은 라차큐브가 충돌 3분 뒤 디모르포스를 지나도록 프로그램 했다. 27일 충돌로 소행성에 새로 생긴 충돌구와 그곳에서 떨어져 나온 파편들을 촬영하려면 어느 정도 시간 지연이 필요하기 때문이다. 다트 위성이 보지 못한 소행성 뒷면도 촬영한다.
지구에서도 디모르포스 위성이 디디모스 소행성 앞을 지나가면서 빛을 가리는 것을 보고 궤도 변화를 확인할 수 있다. 한국천문연구원도 국제 공동 관측단에 참가한다. 천문연구원 이희재 박사는 “다트 우주선이 소행성 디모르포스에 충돌한 이후 지상 망원경으로 디디모스 소행성계를 관측해 다트 충돌로 인한 디모포스의 궤도 변화를 탐색할 예정”이라고 말했다.
우리 연구진이 활용할 망원경은 보현산 천문대의 지름 1.8m 망원경과 레몬산 천문대 1.0m 망원경, 소백산 천문대 0.6m 망원경, 우주물체 전자광학 감시 시스템(OWL-Net, Optical Wide-field patroL Network) 0.5m 망원경이다. 2년 뒤에는 유럽우주국(ESA)이 현장 조사를 위해 탐사선 ‘헤라’를 발사한다. 헤라는 2027년 디모르포스 주변에 도착해 소행성의 궤도와 질량 변화를 조사할 예정이다.