美 소행성 탐사선 오시리스-렉스가 '베누'로 간 까닭은?

'베누' 따라 비행하며 소행성 궤도 예측력 높여 지구 방어

오시리스-렉스의 베누 탐사 상상도 [NASA 고다드 우주비행센터 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 지난 3일 소행성 '베누(Bennu)' 상공에 도착한 미국 탐사선 '오시리스-렉스(OSIRIS-REx)'는 인류의 멸망으로 이어질 수도 있는 소행성 충돌로부터 지구를 지키는 막중한 임무를 띠고 있다.

'타임캡슐'로 알려진 원시 소행성 베누에서 토양 등을 채취해 태양계 형성과 생명의 기원에 관한 이해를 넓히는 것도 중요하지만 지구에 잠재적 위협을 가하는 소행성의 비행 궤도에 영향을 미치는 요소를 베누를 통해 직접 검증하고 예측력을 높이는 데 더 큰 방점이 찍혀 있다.

10일 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)에 따르면 지름 492ｍ의 소행성 베누는 1999년 처음 발견됐으며, 이후 6년마다 지구에 근접한다.

그때마다 광학·전파 망원경, 적외선 망원경 등이 동원돼 베누의 모양과 회전, 비행궤도 등의 자료는 어느 정도 파악된 상태다. 현재 베누의 위치를 불과 수 킬로미터 안에서 찾아낼 수 있는 데까지 도달해 있다.

베누는 2135년 달보다 더 가깝게 지구를 지나가고 2175~2196년에는 이보다 더 근접할 것으로 예측됐다. 지구와 충돌할 누적 확률은 2천700분의 1. 지구와 충돌하지 않고 그냥 지나갈 가능성이 99.963%에 달하지만 그야말로 만에 하나의 충돌 가능성에 대비하려면 그 위험마저 무시할 수 없다.

태양을 중심으로 도는 베누는 태양뿐만 아니라 달, 지구 등 천체의 중력과 비중력적 요소에 의해 궤도가 영향을 받는다. 과학자들은 실제 관측과 이런 다양한 변수를 고려한 수학적 계산을 통해 앞으로의 비행 궤도를 계산한다.

지구근접천체(NEO) 상상도 [EPA=연합뉴스]

과학자들은 베누가 2054년과 2060년, 2080년, 2135년 9월에 지구에서 약 750만㎞ 이내로 접근할 것으로 예측하고 있다. 이는 지구 중력이 베누의 비행 궤도에 영향을 줄 수 있는 거리며 베누가 태양을 돌아 다시 지구에 근접했을 때 불확실성이 높아질 수밖에 없는 상황이다. 이 때문에 2060년 이후 비행 궤도는 안갯속에 빠져 있는 셈이다.

베누는 2060년 지구~달의 두 배정도 되는 거리를 지나갈 것으로 예측되고 있다. 약 30㎞ 이내의 한 지점을 통과할 것으로 보이나 그 폭은 2080년에는 1만4천㎞, 2135년에는 16만㎞로 늘어난다.

JPL 지구근접천체연구센터(CNEOS) 수석 연구원이자 오시리스-렉스 운영 요원인 스티븐 체슬리 박사는 "현재 베누의 비행 궤도는 우리가 자료를 가진 소행성 중 가장 잘 예측돼 있다"면서 "그러나 2135년 지구 근접 이후에는 비행 궤도가 어떻게 될지 예측할 수 없다"고 했다.

베누의 비행 궤도 예측을 어렵게 하는 요인 중에는 '야르코프스키 효과(Yarkovsky effect)'도 포함돼 있다.

폴란드 과학자 이반 오시포비치 야르코프스키가 1901년 처음 제시한 것으로, 태양의 복사열로 소행성의 한 면이 달궈지면서 회전에도 영향을 줘 궤도도 변하게 된다는 것이다. 베누의 경우 1999년 처음 발견된 이후 1년에 284ｍ씩 궤도가 태양 쪽으로 이동하고 있는 것으로 계산돼 있다. 베누가 화성과 목성 사이의 소행성 벨트에 있다가 현재 지구와 비슷한 궤도로 태양을 돌고 있는 것도 야르코프스키 효과에 따른 것으로 설명되고 있다.

소행성 베누. 베누 지름은 492ｍ이며, 4.3시간에 1번씩 회전한다. [ NASA/고다드우주비행센터/애리조나대학 제공]

'사우스웨스트연구소(SwRI)'의 소행성 전문가로 오시리스-렉스 프로젝트에 참여하고 있는 윌리엄 보트크 박사는 "베누의 예상 궤도에 영향을 주는 요소들이 많이 있지만 그중 가장 큰 영향은 야르코프스키 효과에 의한 것"이라고 설명했다.

오시리스-렉스는 베누 궤도에 진입해 2년 가까이 함께 비행하면서 베누의 정확한 위치와 궤도 신호를 발신하면 연구팀은 이를 토대로 베누의 궤도 변화를 추적할 수 있다.

실제 소행성을 따라가면서 중력과 야르코프스키 효과 등을 토대로 예측한 궤도와 얼마나 차이가 나는지 검증할 수 있는 것이다.

이와함께 태양의 복사열이 행성에 어느정도 영향을 주는지도 실측하고, 소행성 표면의 운석 충돌구나 바위 등이 변수가 되는지 등도 파악하게 된다.

체슬리 박사는 오시리스-렉스를 통해 베누 궤도에 대한 예측이 지금보다 60배는 더 정확해질 것으로 예측했다.

무엇보다 베누 실측을 통해 현재 소행성 궤도를 예측하는데 이용되는 이론과 계산의 정확성 여부를 검증하고 정교화할 수 있는 소중한 자산이 될 것으로 기대되고 있다.

eomns@yna.co.kr



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