[아하! 우주] 지구 지킨다…NASA 소행성 궤도변경 우주선 ‘다트’

2013년 전 세계를 떠들썩하게 만든 첼랴빈스크 운석 사건은 대략 지름 20m 이내의 작은 소행성이 공중에서 폭발한 사건이었다. 다행히 지상으로 떨어지지 않고 공중에서 폭발해 심각한 피해를 주지는 않았지만, 인류가 결코 소행성의 위협에서 안전하지 않다는 사실을 보여준 사건이었다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)의 과학자들은 지구 근방 소행성의 궤도를 면밀히 관찰하는 한편 첼랴빈스크 소행성보다 훨씬 큰 소행성이 지구와 충돌 궤도에 진입했을 때 막을 방법을 연구했다. 현재는 그런 위험한 소행성이 없지만, 앞으로 나타나지 말라는 법은 없기 때문이다.

과학자들은 핵무기처럼 과격한 수단을 사용하는 SF 영화보다 더 온건한 방법을 고안했다. NASA의 ‘다트’(DART·Double Asteroid Redirection Test)는 폭발물을 탑재하지 않은 500㎏ 정도의 우주선이지만, 초속 6.6㎞의 빠른 속도로 충돌하면 운동에너지만으로 소행성의 속도와 방향을 살짝 변경할 수 있다. 오히려 폭발물을 사용하지 않기에 원하는 방향으로 미세하게 조종할 수 있다는 부분이 핵심이다. 핵무기가 아니더라도 폭발물을 사용하는 경우 그 파편이 어디로 튈지 몰라 더 위험할 수 있기 때문이다.

다트의 목표는 소행성 65803 디디모스(Didymos)의 위성인 디모포스 (Dimorphos, 과거 디디모스 B로 불림)다. 디디모스는 지름 780m이고 디모포스는 지름 160m 정도의 작은 소행성이지만, 디모포스가 지구에 충돌해도 대형 핵무기급 파괴력을 지닐 수 있다. 따라서 혹시 실수로 지구 쪽으로 더 가까워지는 게 아닌가 걱정할 수 있지만, 다트에 의한 디모포스의 속도 변화는 4㎜/s 정도에 지나지 않아 궤도만 미미하게 변할 뿐이다. 그리고 디디모스가 위성 디모포스를 잡아주는 역할을 하므로 설령 예상치 못한 위치에 충돌하더라도 디모포스가 지구에 충돌할 가능성은 배제할 수 있다. 

오는 11월 발사를 앞둔 다트는 현재 조립이 거의 마무리되고 마지막 테스트를 기다리고 있다. 다트의 핵심 부품은 추진력을 제공하는 이온 로켓 엔진인 넥스트(NEXT·NASA Evolutionary Xenon Thruster)다. 넥스트는 6.9㎾의 전력을 소모해 제논 입자를 시속 14만5,000㎞의 속도로 발사한다. 덕분에 이 엔진은 과거 던(DAWN) 탐사선에 사용했던 이온 엔진보다 3배나 강력한 236mN의 추력을 낼 수 있다. 수명도 매우 길어 지상에서 테스트한 프로토타입 엔진은 무려 5.5년(4만8,000시간) 동안 고장 없이 작동했다. 우주선에 탑재되는 것은 다트가 처음으로 디모포스 충돌 임무가 사실상 첫 실전 테스트인 셈이다. 

넥스트 엔진에 동력을 공급하는 것은 로사(ROSA·Roll-Out Solar Arrays) 롤러블 태양 전지 시스템이다. 기존의 우주 태양 전지 패널은 여러 겹으로 접어서 펼치는 형태였는데, 로사는 두루마리 휴지처럼 말았다가 펼치는 형태로 돼 있다. 이렇게 롤러블 태양 전지 패널을 사용하면 무게와 부피를 줄일 수 있어 앞으로 우주 탐사에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 넥스트와 마찬가지로 로사 역시 다트에 처음 탑재된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com