[과학을 읽다]소행성 직접 탐사시대 연다

2023년 소행성 샘플 채취해 돌아올 오시리스-렉스

▲조만간 우주비행사가 직접 소행성을 탐험하는 시대가 될 것으로 기대된다.[사진제공=NASA]

[아시아경제 정종오 기자] 지구에 가깝게 접근하면서 스쳐가는 소행성은 생각보다 많습니다. 화성과 목성 사이에 있는 이른바 '소행성대(Asteroid Belt)'는 럭비공처럼 어디로 튈지 모르는 소행성이 존재합니다. 어떤 중력 변화로 그곳에서 뛰쳐나와 태양계 행성을 향해 질주합니다. 몇 m에 이르는 매우 작은 것에서부터 몇 ㎞에 이르는 아주 큰 소행성까지 다양합니다.

지난 1일 소행성 '플로렌스(Florence)'가 지구로부터 약 708만㎞ 거리를 두고 지나갔습니다. 지구와 달의 거리인 38만㎞ 보다 18배 정도 먼 거리인 만큼 지구에 위협은 되지 않았습니다. 충돌 위험성도 없었습니다. 우주과학자들은 '안전하게 스쳐 지나갔다'고 해석했습니다.

문제는 지구로 접근하는 소행성의 전부를 인류는 아직 파악하고 있지 않다는 데 있습니다. 여기에 이번 플로렌스의 크기를 보면 충격적입니다. 플로렌스는 크기가 약 4.4㎞에 이릅니다. 이 정도의 소행성이 지구와 충돌한다면 지구 생명체의 생존까지 위협할 수 있을 정도입니다. 미국 항공우주국(NASA) 측은 이 때문에 플로렌스를 두고 '가장 큰 지구근접 소행성'에 속한다고 강조했습니다. 당분간 이 소행성에 대한 연구 작업에 집중될 것으로 보입니다.

▲오시리스-렉스는 소행성 '베누'에 대한 지도를 작성한다.[사진제공=NASA]

◆"충돌 가능성에 대비한다"=소행성을 연구하는 과학자들에게 가장 큰 관심은 '소행성의 지구 충돌 가능성'에 있습니다. 이를 알기 위해서는 소행성의 궤도, 속도, 크기를 알아야 합니다. 여기에 소행성이 어떤 물질로 구성돼 있는지를 파악하는 것도 중요합니다.

나사의 지구근접천체연구센터의 폴 코다스(Paul Chodas) 매니저는 "지구에 근접하는 많은 소행성이 플로렌스가 지나간 거리(약 700만㎞)보다 더 가깝게 지구를 지나가고 있다"며 "대부분의 이 같은 소행성은 플로렌스보다 작았다"고 설명했습니다. 플로렌스 크기의 소행성이 지구에 근접하는 경우는 드물다는 것을 말해줍니다. 그는 "나사가 지구근접 소행성을 탐색하고 연구를 시작한 이래 플로렌스는 지구를 스쳐 지나간 가장 큰 소행성"이라고 강조했습니다. 이는 그만큼 지구에 접근하는 소행성에 대해 아직 많은 것을 알고 있지 않다는 것을 의미하기도 합니다.

소행성이 지구를 지나갈 때마다 관련 연구자들은 비상한 관심을 나타냅니다. 지상에서는 물론 우주에서도 관련 위성을 통해 데이터를 수집합니다. 소행성을 연구할 수 있는 순간이 적기 때문입니다. 지구에 가장 접근하는 순간 지상의 레이더는 물론 입체적 연구 시스템이 작동합니다. 어느 것 하나 놓치지 않고 파악해 소행성의 위협으로부터 회피하기 위한 목적입니다.

소행성 관련 전문가들이 소행성을 직접 관찰해 연구할 수 있는 순간이기도 합니다. 플로렌스가 지나갈 때 연구팀들은 지상의 레이더를 이용해 플로렌스의 실제 크기, 지표면에 대한 상세 분석 등에 나섰습니다.

▲2012 TC4가 10월에 지구에 접근한다.[사진제공=NASA]

◆"10월에도 소행성 온다"=다음달 12일에는 소행성 '2012 TC4'가 지구에 다가옵니다. 정확히 얼마만큼 지구에 접근할 지 예상할 수는 없는데 안전하게 스쳐 지나갈 것으로 전문가들은 예상하고 있습니다. 소행성 관련 연구 전문가들은 '2012 TC4'가 지구에 6800㎞ 이내까지는 접근하지 않을 것으로 내다보고 있습니다. 이 소행성의 궤도와 속도 등에도 관심이 쏠리고 있습니다.

지난 7월27일과 8월5일 이 소행성은 유럽우주기구(ESA)가 운영하는 지상 망원경에 포착됐습니다. 이 소행성은 초속 14㎞로 지구에 접근 중입니다. 아직 수천만 ㎞ 정도로 멀리 떨어져 있는데 지상에서의 관측을 통해 정확한 궤도 분석과 지구에 가장 가깝게 다가서는 시간 등을 측정할 수 있습니다.

최근 새롭게 계산한 결과 '2012 TC4'는 오는 10월12일 지구로부터 약 4만3500㎞ 거리를 두고 지나갈 것으로 예상하고 있습니다. 소행성의 궤도에는 변화가 잦은 만큼 이 또한 확신할 수는 없습니다. 이는 지구와 달의 거리인 38만㎞의 8분의1에 불과한 거리입니다. 이 소행성의 크기는 약 10~30m 정도가 될 것으로 분석됐습니다.

마이클 켈리(Michael Kelley) 나사 박사는 "소행성이 지구를 지나갈 때마다 소행성 연구 과학자들은 촉각을 곤두세운다"며 "소행성의 잠재적 위협은 물론 실제 충돌 가능성까지 소행성에 대한 여러 가지 데이터를 모을 수 있기 때문"이라고 설명했습니다.

▲오시리스-렉스는 소행성 '베누'에 도착해 샘플을 채취해 지구로 돌아온다.[사진제공=NASA]

◆"소행성에 직접 간다"=지구에 접근하는 소행성 탐험에서 이제는 직접 소행성을 찾아가 탐사하는 프로그램까지 진행되고 있습니다. 나사는 지난해 9월 소행성 탐사선 오시리스-렉스(Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security ? Regolith Explorer)를 발사했습니다. 탐사선의 긴 이름에서 알 수 있듯 소행성에 대한 기원, 스펙트럼 분석, 자원 식별, 안전 등에 대해 연구의 초점이 맞춰져 있습니다.

오시리스-렉스가 지난 22일(미국 동부표준시간) 이른바 '슬링 쇼트(slingshot)'에 들어갔습니다. 지구에 약 1만7000㎞까지 접근한 뒤 지구 중력의 도움을 받습니다. 이때 오시리스-렉스는 가속도를 받아 목표 지점인 소행성 '베누(Bennu)'로 힘차게 출발했습니다. 오시리스-렉스는 2018년 소행성 '베누'에 도착한 뒤 직접 샘플을 채취해 2023년 지구로 다시 돌아올 계획입니다. 이번 계획이 성공하면 인류의 소행성 탐험 시스템에 새로운 전환점이 마련될 것으로 기대됩니다.

지구로 다가오는 소행성에 대해 '수동 관찰'만 했던 시대에서 소행성에 직접 탐사선을 보내 연구하는 '능동 관찰' 시대로 접어들게 됩니다.

나사 측은 "지구 중력의 도움으로 오시리스-렉스는 베누를 향한 본격적 여행에 나서게 됐다"며 "목적지인 베누와 만나기 위해서는 매우 중요한 도전이며 또한 오시리스-렉스가 지구를 관찰하는 특별한 기회도 될 것"이라고 말했습니다. 소행성 직접 탐사시대를 넘어 2020년대에는 우주비행사가 직접 소행성을 탐험하는 시대도 펼쳐질 것으로 예상됩니다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr