NASA 탐사선 오시리스-렉스, 20일 소행성 '베누' 표본 채집 생중계한다 - 동아사이언스

미국항공우주국(NASA)의 소행성 탐사선 '오시리스-렉스'가 한국시간으로 이달 21일 오전 7시 12분 소행성 '베누'에서 표본을 채취하는 임무를 수행한다. NASA 제공

지구로부터 약 3억 3400만 km 떨어진 소행성 ‘베누’를 탐사 중인 미국항공우주국(NASA)의 소행성 탐사선 ‘오시리스-렉스’가 21일 아침 소행성 표면에 다가가 암석 표본을 채집하는 임무를 진행한다. 이번 임무에 성공하면 미국은 일본에 이어 두 번째로 소행성 표본 채집에 성공한 국가가 된다. 채집 목표량은 60g 정도로 일본의 과거 임무에서 채집했던 100mg에 비해 600배 많다. NASA는 이번 임무 전 과정을 공식 유튜브를 통해 실시간 중계할 예정이다.

NASA에 따르면 오시리스-렉스는 현지시간으로 20일 오후 6시 12분(한국시간 21일 오전 7시 12분) 베누의 ‘나이팅게일 분화구’에 다가가 표본을 채집하는 임무를 수행할 예정이다. 오시리스-렉스는 로봇 팔을 뻗은 상태에서 표면까지 내려간 후 약 5초 간 주먹악수를 하듯 팔 끝을 표면에 갖다댄다. 5초 동안 질소 가스를 표면에 쏘아 튀어오르는 자갈을 채집하고 다시 물러나는 ‘터치 앤 고(Touch And Go)’ 방식이다. 신호를 보내는 데 최대 18분이 걸리는 먼 거리기 때문에 오시리스-렉스는 이번 임무를 모두 자동으로 수행한다.

오시리스-렉스가 촬영한 소행성 베누의 모습이다. 베누는 지구 자전 방향과 달리 동쪽에서 서쪽으로 돈다. NASA 제공

베누는 태양궤도를 돌고 있는 지름 492m인 팽이 모양 소행성이다. 6년에 한번씩 지구 곁을 스쳐지나가 지구와 충돌위험이 큰 소행성으로 분류된다. 22세기 말에 지구와 충돌할 가능성이 2700분의 1 정도로 높은 ‘지구접근천체’다. 베누는 45억 년 전 태양계가 만들어질 때 형성된 소행성으로 암석 표본에는 당시의 비밀을 그대로 감추고 있을 것으로 추정된다.

NASA는 베누를 탐사하고 소행성 표본을 수집하기 위해 8억 달러(약 9122억 원)을 들여 오시리스-렉스를 개발하고 2016년 발사했다. 15인승 버스 크기의 탐사선은 2018년 12월 베누에 도착한 뒤 소행성 1.75km 상공을 돌며 표면을 촬영하고 지도를 만들며 조사하고 있다. 베누는 망원경 관측에서는 표면이 모래로 들어찬 것으로 추정됐으나 오시리스-렉스가 가서 보니 정작 바위가 표면에 가득한 행성으로 판명된 것이다. 이후 연구팀은 안전하게 표본을 채집할 장소를 찾고 탐사선이 표면에 접근할 때 중 자동으로 바위를 피할 수 있는 프로그램을 개발해 왔다.

오시리스-렉스가 착륙하게 될 베누의 나이팅게일 분화구 위에 오시리스 렉스의 크기를 표시했다. NASA 제공

이 과정을 거쳐 오시리스-렉스는 16m 폭의 나이팅게일 분화구를 착륙지점으로 정했다. 이 지역은 건물 2층 높이의 ‘마운트 돔’이라는 바위가 존재하는 등 임무에 방해가 되는 바위가 적은 편은 아니다. 그럼에도 이곳을 선택한 이유는 탄산염 등 물과 유기물을 찾을 수 있을 것이라는 증거들이 관측에서 발견됐기 때문이다. 오시리스-렉스는 두 번의 시험 과정을 거쳐 우주선을 나이팅게일 분화구 표면 가까이 보내는 작업을 테스트했다. 두 번째 시험에서는 40m까지 가까이 다가가는 데 성공했다.

이번 임무에서 오시리스-렉스는 로봇 팔을 뻗은 상태에서 표면까지 내려가게 된다. 3.3m 길이의 팔 끝에는 도넛 모양의 원통형 장치가 달려 있다. 오시리스 렉스는 이 장치를 나이팅게일 분화구 표면에 5초간 갖다 댄 후 질소 가스를 표면에 쏜다. 이로 인해 튀어 오르는 자갈과 모래가 도넛 속에 들어가게 된다. 이렇게 수집한 표본은 실린더를 통해 빨아들여 탐사선 본체 속에 저장하게 된다.

이번에 임무가 실패하거나 충분한 양의 표본을 채집하지 못했다면 오시리스-렉스는 내년 5월까지 다음 기회를 엿보게 된다. 오시리스-렉스에는 연료가 충분히 남아 있고, 자갈을 튀어오르게 할 질소 가스병이 총 3개 장착돼 있다. 최소 3번의 시도 기회가 있는 셈이다. 나이팅게일 분화구가 착륙에 어렵다는 것이 판명 나면 조금 더 고른 지형의 ‘오스프레이’로 넘어가게 된다.

오시리스-렉스가 6월 진행한 표면 접근 시험의 모습이다. NASA 제공

오시리스-렉스가 이번 표본 채집에 성공하면 미국은 일본에 이어 두 번째로 소행성을 탐사하고 표본을 채집한 국가가 된다. 소행성 표본 채집에 성공한 탐사선은 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 소행성 탐사선 하야부사1과 하야부사2 둘 뿐이다. 하야부사1은 2005년 소행성 ‘이토카와’에 접근해 표본을 채취하고 2010년 60억 km를 비행한 후 귀환했다. 하야부사2도 2018년 오시리스-렉스와 같은 방식으로 소행성 ‘류구’에서 표본을 채집한 후 현재 귀환중이다.

오시리스-렉스는 하야부사보다 더 많은 표본을 채집해 올 것으로 기대된다. 설계상 많게는 2kg까지 표본을 채집할 수 있으나 이번 임무를 통해 채집할 목표치는 60g 정도로 제한됐다. 하야부사1은 1mg의 표본을 가져왔고 하야부사2도 100mg 정도의 표본을 채취하는 데 그쳤다. 이번 임무에서 한번에 목표치인 60g을 채집하는 데 성공하면 내년 3월 중에는 베누를 떠나 지구로 귀환하는 여정에 오르게 된다.

과학자들은 오시리스-렉스가 채집한 표본을 하야부사2가 채집한 표본 등과 비교함으로써 소행성에서 유기 물질이 어떻게 나타나는지 등을 이해해 생명체의 기원을 밝힐 비밀을 찾을 수 있으리라 기대한다. 에리카 자윈 미국 스미소니언 국립자연사박물관 연구원은 “베누의 모든 표본은 놀라울 정도로 유용할 것”이라며 “우리가 거기에 가 바위의 일부를 훔치는 것에 대해 소행성은 별로 신경쓰지 않을 것”이라고 말했다.

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