[아하! 우주] “공전시간 32분 단축” NASA 첫 ‘다트 소행성 충돌’ 궤도 변경 성공

소행성 충돌로부터 지구를 방위하기 위한 최초의 소행성 충돌 테스트 결과, 과학자들이 상상했던 것보다 훨씬 더 효과가 있는 것으로 나타났다. 미 항공우주국(NASA)의 쌍소행성 궤도수정 시험(DART·다트)에서 소행성 ‘디모르포스’의 궤도 변경에 성공한 것으로 확인되었다.

이 소행성 충돌은 지난 9월 26일(이하 미국동부시간) 다트 우주선이 디모르포스라는 소행성을 표적으로 시행되었다. 이 임무는 큰 우주 암석이 지구와 충돌할 위험이 있는 경우, 잠재적인 행성 방어 기술을 테스트하기 위한 것이다. 물론 이 같은 소행성 충돌이 가까운 미래에 일어날 확률은 극히 적다. 이번 테스트에서 다트의 목표는 모소행성 주위를 도는 위성 디모르포스의 궤도를 최소 73초 단축시키는 것이었다.

이번 역사적인 소행성 충돌 테스트에 대한 첫번째 계산값을 도출한 결과 임무 성공 여부를 판가름하는 73초 단축을 월등히 넘어서는 극적인 변화가 나타났다. 빌 넬슨 NASA 국장은 11일 "다트 임무로 소행성 디모르포스의 공전주기를 11시간 55분에서 11시간 23분으로 무려 32분 단축하는 데 성공했다"며 “지금은 행성 방위의 분수령이자 인류의 분수령이 되는 순간”이라고 강조했다.

총 3억 1400만 달러(한화 약 4500억원)가 투입된 무게 360㎏의 다트는 2021년 11월에 발사되었으며, 단일 장비인 광학 항법용 디디모스 정찰 및 소행성 카메라(DRACO)를 장착했다. 우주선은 태양전지판으로 만든 전기로 이온을 분사하며 비행한다.

다트의 충돌 목표였던 디모르포스는 로마 콜로세움 크기만한 지름 약 163m로, 그보다 5배 가량 큰 폭 780m의 디디모스의 주위를 1.2㎞ 떨어진 거리에서 11시간 55분 주기로 공전한다. NASA는 우주선을 충돌시켜 디모르포스를 디디모스에 더 가까운 궤도로 밀어넣음으로써 공전 속도를 약 1% 줄이는 것을 미션 성공 기준선으로 삼았다.

실제로 디모르포스가 지구에 위협이 되지는 않았지만, 만약 지구로 떨어지면 도시 하나를 파괴할 수 있는 140m 이상의 소행성이기 때문에 실험 대상으로 선택된 것이다.

지구를 떠난 지 10달 만인 지난 9월 26일, 마침내 디디모스 계에 도착한 다트는 지구로부터 1100만㎞ 떨어진 거리에서 디모르포스와 충돌할 때까지 매초 1개의 이미지를 지구로 보냈고, 충돌 때 속도는 초속 6.6㎞를 기록했다.

충돌 후 약 2주간 데이터를 수집한 끝에 NASA는 디모르포스의 공전주기가 예전보다 32분 줄어들어 11시간 23분이 됐다고 밝혔다. 측정 오차는 ±2분이다. 당초 목표 기준은 73초 이상의 단축이었지만, 이를 25배 이상 충족시킨 결과, 공전주기는 약 4% 단축된 것이다.

“결과 분석은 목표 소행성과 다트 충돌 효과를 완전히 이해하기 위한 중요한 단계”라고 밝힌 NASA의 로리 글레이즈 행성과학 팀장은 “매일 새로운 데이터를 받아 분석하는 작업을 통해 천문학자들은 실제로 지구를 위협하는 소행성이 다가올 때 우주선을 어떻게 사용할 수 있을지를 알 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

이 충돌은 이탈리아 큐브샛 ‘리차큐브'(LICIACube)가 뒤따라가며 궤도 변화를 기록한 데 이어 허블 우주망원경으로도 촬영했다. NASA는 지난 8일 허블이 잡은 디모르포스의 이미지를 공유했다. 사진은 충돌의 여파에 대한 초기 이미지 이후 암석 한쪽에서 약간 무너진 넓은 원뿔의 파편을 보여준다.

허블 뷰는 또한 우주로 1만㎞ 길이로 뻗어 있는 잔해의 긴 꼬리를 보여주는데, 이전 사진 이후로 새 이미지는 꼬리가 두 개로 갈라진 것이 확인된다.

이제 초점은 다트가 목표물과 초속 6.6㎞의 속도로 부딪히면서 운동량을 얼마나 잘 전달했는가를 측정하는 부분으로 옮겨가고 있으며 결과 분석은 현재 진행 중이다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com