시험&논문용 <소행성 충돌 궤도 변경> DART, 소행성 디디모스와 위성 디모포스, 궤도 변경 실험

소행성 충돌 궤도 변경에서는 먼저  DART가 무엇인지 알아봅니다. 그리고 소행성 디디모스와 DART 우주선의 목표물이었던 위성 디모포스를 살펴봅니다. 이어서 소행성 궤도 변경 실험에 대해 알아봅니다.

 

소행성 충돌 궤도 변경위한 DART

DART(Double Asteroid Redirection Test)는 쌍 소행성 궤도 수정 실험입니다. DART 우주선의 무게는 약 500 킬로그램이며, 정확한 위치에 충돌할 수 있는 항법 카메라와 충돌 시 모습을 관찰할 수 있는 작은 큐브만 있습니다. 우주에 떠 있는 소행성과 실제로 충돌해 궤도를 바꾸는 임무였습니다. 미국 항공우주국(NASA)은 2022년 9월 26일  지구에서 1000만km 떨어진 지구근접 소행성 디디모스 궤도를 돌고 있는 위성 디모포스와 DART 우주선을 충돌시키는데  성공했습니다. 지구를 향해 날아오는 소행성으로부터 지구를 보호하기 위한 요격 실험에 성공한 것으로 해석됩니다. 나사는 지구를 지키기 위한 연구와 국제적 협력을 바탕으로 영화와 같은 SF 콘텐츠의 소재로 사용된 하나의 가설이나 실험이 실제로 적용 가능한 기술이라는 사실을 과학적 사실로 입증했습니다. 미국 항공우주국(NASA)은 DART 이후의 실험이 인류에게 실질적인 혜택을 준 실험이라고 평가했습니다. 실제 실험을 통해 NASA는 소행성과 우주선 잔해의 분포,  소행성의 종류 구성 등을 파악하는 데 필요한 과학적 사실을 확보했습니다. NASA는 충돌을 통해 확보한 소행성의 질량과 조성, 내부 구조 등을 조사해 향후 소행성이 지구와 충돌하는 비상사태에 대비할 수 있는 기술을 확보할 계획입니다. 

소행성 디디모스와 위성 디모포스

미국 항공우주국(NASA)이  조사한 바에 따르면 지구를 위협하는 소행성은 무려 2,000개에 달하며, 이 중 240여 개가 지구 전체에 큰 피해를 주는 것으로 추정됩니다. 지구와 충돌할 가능성이 있는 소행성들은 지구 궤도에서 약 4천 5백만 킬로미터 이내를 지나가는 천체들입니다. 물론 대부분의 소행성은 지구와 충돌하지 않고 그 자리에서 계속 공전하기 때문에 지구와 충돌할 가능성은 극히 낮습니다. 하지만, 비록 아주 작은 확률일지라도 언제든지 지구에 피해를 줄 수 있는 소행성들이 있을 수 있는 것입니다. 인류가 멸망할 정도로 거대한 소행성과 충돌할 가능성은 낮지만 지름 100m 이내의 초소형 소행성과의 충돌은 언제든 일어날 수 있다는 게 전문가들의 분석입니다. 그래서 연구원들을 소행성 디디모스를 실험 대상으로 선정했었습니다. 디디모스는 아폴로 소행성군에 속하는 지름 800미터의 소행성입니다. NASA와 ESA 공동연구진이 디디모스를 실험 대상으로 선택한 이유는 충돌실험이 예정되었던 시점에 지구에서 약 1100만㎞ 떨어진 위치에 접근하기 때문이었습니다. 비록 공동 연구원들이 디디모스를 우주선 충돌의 목표로 지목했지만, 연구원들의 충돌실험 목표는 소행성 디디모스가 아니라 소행성 주위를 도는 지름 약 170미터의 디모포스 위성입니다. 위성이 표적이 된 이유는 우주선 충돌 실험에 더 적합했기 때문입니다.  DART 우주선이 발사후 약 1년의 긴 여정을 거쳐 디모포스 위성에 접근한 뒤 총알보다 9배 빠른 속도로 충돌해 위성의 궤도 변화를 확인하였습니다. 

궤도 변경 실험

소행성의 궤도를 바꾸는 실험이 성공하였습니다. 우주선을 충돌시켜 위성의 궤도가 변경되는지 여부를 확인한 것입니다. 지구 최후의 날을 피하려는 인류의 노력이 효과를 거둘 수 있을지에 대한 큰 도전이 마무리 되었습니다. 지구 최후의 날은 소행성 충돌로 지구상의 모든 생명체가 죽는 상황을 말합니다. NASA를 포함한 전 세계 우주 탐사 기관들은 소행성들을 감시하기 위해 충돌을 방지하기 위한 근본적인 방법들을 연구해 왔습니다. 대표적인 예로 지구와 혜성의 충돌에 관한 공상과학 영화인 딥 임팩트에 나오는 방식으로 핵폭탄을 사용한 것이 있습니다. 이 방법은 핵폭탄이 혜성과 충돌해 산산조각이 나면 지구는 거의 피해를 입지 않을 것이라는 생각에서 나왔지만, 전문가들은 이보다 더 위험할 수 있다고 제안합니다. 따라서 지구가 피해를 입지 않고 비교적 안전하다는 연구 방법은 소행성 표면에 태양 돛을 달아 태양풍을 이용해 다른 방향으로 지나가게 하거나, 그물로 소행성을 물리적으로 잡아당겨 원하는 곳으로 옮기는 것이었습니다. 하지만 현재 과학기술 수준으로는 불가능한 부분이 많아 당장 할 수 있는 방법이 연구되기 시작했고, 그 결과 우주선과 소행성을 충돌시켜 진행 방향을 바꾸는 방법이 최종 선정되었던 것입니다. 이 실험은 당구공을 다른 당구공에 충돌시키는 것과 비교될 수 있습니다. 소행성을 파괴할 필요 없이 궤도를 조금만 수정하면 소행성이 지구를 탈출하게 되기 때문에 위험과 비용 면에서 소행성을 파괴하는 것보다 훨씬 쉽고 저렴하기 때문입니다. 문제는 이런 재난이 실제로 닥치기 전에 이 사업이 실제 가능성이 있는지 검증할 필요가 있다는 점입니다. 그래서 NASA와 ESA는 이번 실험을 진행하였던 것입니다.