3억km 밖 소행성 흙 실은 ‘송골매’, 6년만에 지구 귀환

일본 하야부사2호, 6일 호주 사막 도착
소행성 류구 표본 싣고 6년만에 지구로

소행성 표본을 싣고 지구로 돌아오는 하야부사2호. JAXA 제공

이웃국가 중국과 일본의 우주 탐사선이 공교롭게도 비슷한 시기에 지구밖 천체의 흙을 갖고 온다. 달 표본을 실은 중국의 창어 5호가 17일 착륙 예정으로 북반구 초원지대로 돌아오는 동안, 일본의 우주탐사선이 남반구 사막지대에 소행성에서 가져온 표본을 먼저 내려놓는다. 코로나19로 우울한 한 해를 보내는 시점에서 날아오는 우주발 낭보에 두 나라 언론과 소셜미디어가 요즘 떠들썩하다.

일본우주연구개발기구(JAXA)는 우주 탐사선 하야부사(송골매란 뜻) 2호가 지구에서 3억km 떨어진 거리에 있는 소행성 류구(용궁이란 뜻)의 흙 표본을 싣고 6일 지구로 돌아온다고 밝혔다. 지구를 출발한 지 6년만의 귀환이다. 소행성까지 가는 데 3 년 반, 현지 임무 수행에 1년 반, 지구로 돌아오는 데 1년이 걸린 긴 여정의 마무리다.

류구의 표본을 담은 용기(캡슐)는 5일 오후 2시 지구에서 22만km 떨어진 지점에서 모선인 하야부사 2호에서 떨어져 나와 본격적인 지구 귀환길에 오른다. 캡슐은 낙하하는 동안 지상관제센터의 정밀 제어에 따라 몇차례 궤도를 변경하며 6일 새벽 2~3시 오스트레일리아 남부 우메라 사막지역에 착륙할 예정이다.

방열판에 싸인 캡슐은 고도 120km 상공에서 지구 대기권으로 진입하는 동안 불덩어리처럼 밝게 빛난다. 초속 12km의 빠른 낙하속도가 일으키는 약 3000도의 마찰열 때문이다. 이어 약 10km 상공에 다다르면 방열판을 떼낸 뒤 낙하산을 펼치고 착륙 과정에 돌입한다. 이때부터 착지까지 걸리는 시간은 20~30분으로 예상한다.

대기권 진입 이후부터 착륙까지의 과정. 작사 제공

표본을 담은 캡슐은 지름이 40cm에 불과해 정확한 착륙 지점을 찾기가 쉽지 않다. 따라서 낙하하는 동안 자신의 위치를 알리는 무선 신호를 지상 관제센터에 보낸다. 작사 운영진은 이 신호를 잡기 위해 주변 5곳에 위성접시 안테나를 설치했다. 그러나 이것만으로는 정확한 위치를 파악하기 어려워 해상 레이더, 드론, 헬리콥터 등의 보조 장비도 동원했다.

하야부사 2호는 2014년 12월 지구를 출발해 3년 반만인 2018년 6월 지구에서 3억km 거리에 있는 류구 궤도에 도착했다. 이후 류구 궤도를 돌며 지형지물을 분석한 뒤 지난해 2월과 7월 두 차례 류구 표면으로 내려가 흙과 암석 표본을 채취했다. 2월엔 표면에서 흙과 먼지를 수집했다. 이어 4월엔 금속탄환을 쏘아 땅속 물질을 표면으로 퍼올린 뒤 7월에 다시 표면으로 내려가 암석 등을 수집했다. 소행성에서 땅속 표본을 채취하기는 하야부사2호가 처음이다.

하야부사2호가 소행성 류구에서 표본을 채취하는 모습 상상도.

_______
태양계 형성 초기 비밀 간직…표본 속 유기물질에 관심

태양계 형성 초기의 소행성에는 크게 S형과 C형 두 종류가 있다. S형은 철고토광물로 이뤄진 암석 소행성으로 감람석, 휘석처럼 철과 마그네슘이 풍부하다. 적외선을 비추면 아주 밝게 빛난다. C형은 광물질이 없어 어둡게 보이는 탄소질 소행성이다. 다이아몬드 모양의 류구는 지름 900미터에 탄소 성분이 많은 C형 소행성이다. 과학자들은 탄소 성분이 많은 것으로 보아 46억년 전 태양계 형성 초기의 물질 상태를 유지하고 있을 것으로 기대한다. 그러나 하야부사 2호가 보내온 사진을 분석한 결과, 류구 표면에서 S형 소행성과 비슷한 반사율을 가진 광물질들이 발견됐다. 일본 과학자들은 S형 소행성과의 충돌 과정에서 생겨난 파편들로 추정했다. 하야부사2호 프로젝트 매니저인 요시카와 마코토는 "과학자들은 특히 류구 토양 표본에 담겨 있을 유기물질에 관심이 많다"며 "유기 물질 분석을 통해 지구 생명체의 기원에 대한 단서를 찾고 싶어하기 때문"이라고 말했다.

소행성 류구(다이아몬드 모양)와 하야부사2호의 다음 목적지인 소행성 1998KY26(가운데 작은 네모 안의 물체).

_______
하야부사2호는 다른 소행성 찾아 다시 우주로

놀라운 건 류구 표본 수집-귀환은 하야부사 2호 임무의 절반에 지나지 않는다는 점이다. 하야부사 2호는 표본을 담은 캡슐을 지구로 투하한 뒤 새로운 임무 수행을 위해 다시 우주여행을 떠난다. 연료가 남아 있기에 가능한 일이다. 하야부사 2호의 우주여행 동력원은 제논을 추진제로 쓰는 이온 엔진이다. 작사는 제논 66kg 중 절반 정도가 현재 남아 있을 것으로 추정했다.

하야부사 2호의 다음 목적지는 소행성 1998KY26이다. 이 소행성 역시 탄소 성분이 많은 C형 소행성으로 추정된다. 지름이 30~40미터밖에 안되는 아주 작은 소행성이다. 류구의 30분의 1에 불과한 크기로 자전 주기가 10분이다. 작사는 하야부사 2호가 이 소행성에 2031년 7월 도착할 것으로 본다. 도착까지 10년이 걸리는 아주 긴 여정이다. 가는 도중 2026년 7월엔 지름 700미터의 소행성 2001CC21을 근접비행한다. 이 소행성은 보기 드문 붉은색의 L형 소행성이다.

표본 수집을 위해 하강하는 중 촬영한 소행성 류구의 표면.

_______
달 탐사는 미국 앞섰지만 소행성 탐사는 일본 앞서

일본은 소행성 탐사에서만큼은 세계 최고의 우주강국 미국보다 앞서 있다. 일본은 이미 2003년 하야부사 1호를 소행성 이토카와에 보내 2010년 세계 처음으로 소행성 표본을 갖고 돌아오는 데 성공한 바 있다. 류구 임무까지 성공하게 되면 일본은 세계에서 유일하게 두차례나 소행 표본을 채취해 돌아온 나라가 된다. 가져오는 표본의 양은 매우 적다. 당시 하야부사 1호가 가져온 이토카와 소행성의 표본은 1mg 정도의 극미량이다. 미세 입자 1534개가 전부였다. 이번에 하야부사 2호가 가져오는 표본은 아직 정확히 확인되지는 않았지만 0.1g 정도로 예상한다.

2016년 오시리스-렉스 탐사선을 소행성 베누에 보낸 미국은 지난 10월에서야 처음으로 소행성 표본을 채취하는 데 성공했다. 베누 표본 채취 목표량은 60g이었다. 이 탐사선은 오는 2023년 9월 미국 유타사막으로 표본을 갖고 돌아올 예정이다.

일본우주연구개발기구는 하야부사2호의 류구 표본 캡슐 귀환 장면을 유튜브 채널로 생중계한다.

*캡슐 분리 상황 중계(12월5일 오후 1시30분~4시40분)

https://www.youtube.com/watch?v=vRuXaHFaZTQ&feature=youtu.be

*캡슐 착륙 상황 중계(12월6일 오후 2시~3시10분)

https://www.youtube.com/watch?v=k85mY76WO2w&feature=youtu.be

곽노필 선임기자 [e-mail], ▶곽노필의 미래창 바로가기