예비타당성 조사 앞둔 첫 소행성 탐사
아포피스 탐사선를 가상이미지로 나타냈다. 천문연 제공
2029년 4월 14일(한국시간). 지름 약 370m, 엠파이어스테이트 빌딩 크기만한 소행성 ‘아포피스’가 지구로 접근하기 시작했다. 이날 오전 6시 46분 지구에서의 거리가 약 3만7000km까지 가까워지며 정지궤도위성이 도는 궤도까지 다가왔다. 아포피스만한 큰 천체가 지구에 가까이 접근하는 것은 2만년 만에 처음이다. 이 진귀한 순간을 한국의 국기를 단 탐사선이 아포피스 주변에서 생생히 포착한다. 아포피스의 자전주기와 표면 구조가 지구 중력으로 바뀌는 모습 등 소행성의 지구접근 전후로 나타나는 변화를 직접 관찰하며 한국이 우주탐사 국가대열에 본격 진입했다는 것을 세계에 알린 것이다.
마치 SF영화 같은 이같은 이야기가 현실화하기 위한 첫발을 내딛었다. 24일 과학기술정보통신부와 관계 기관에 따르면 2029년 지구에 초근접하는 소행성 아포피스를 탐사하는 국내 첫 독자 소행성 탐사 사업의 예비타당성(예타) 기획보고서를 이달 초 제출했다. 예타 조사가 본격화했다.내달 중 조사대상으로 선정되면 5월부터 조사에 들어간다. 예타 보고서에 따르면 2024부터 2030년까지 7년에 걸쳐 약 3874억원을 투입하는 이 사업은 아포피스 탐사선과 과학탑재체, 독자 지상국 시스템을 개발하고 현재 3단으로 구성된 한국형발사체 누리호를 4단으로 개량하는 등의 내용이 포함된 것으로 확인됐다.
● 태양계의 화석, 미래자원의 보고로 꼽히는 소행성
소행성은 태양계가 처음 형성될 때 환경을 비교적 잘 보존하고 있을 것으로 추정돼 우주 과학자들은 소행성을 태양계의 화석으로 보고 있다. 소행성에는 희토류나 희귀 광물이 많아 미래 자원의 보고로도 꼽힌다.
일부 소행성들은 지구와 충돌할 가능성이 있어 행성 방위 측면에서도 연구가 필요하다. 324일마다 한번씩 태양 주위를 도는 아포피스도 확률은 매우 낮지만 충돌 가능성은 상존한 지구위협 소행성으로 분류된다. 이때문에 고대 이집트 신화에 나오는 파괴의 신 ‘아포피스’의 이름을 따기도 했다. 미국항공우주국(NASA)은 향후 100년 내에는 충돌이 일어나지 않을 것으로 예측하고 있느나 충돌한다면 한 개 대륙을 초토화시킬 수 있을 것으로 보고 있다.
아포피스와 같은 지구위협소행성은 약 2000개가 발견됐다. 여러 지구위협소행성 중 아포피스가 탐사 목표로 꼽힌 것은 탐사선의 ‘속도증분’이 초속 6km 이하로 탐사에 적합한 유일한 소행성이자 2029년이라는 가까운 미래에 접근하는 소행성으로 분석되기 때문이다. 속도증분은 지구 중력에서 벗어나 소행성과 동일한 속도로 동행비행하기 위해 필요한 속도를 의미하며 속도증분이 낮을수록 탐사선에 필요한 연료 소모가 적어 소행성 탐사에 좋은 조건이 만들어진다.
● 천문연, 항우연, 국방과학연 총출동...한국 과학자가 시작한 첫 탐사
아피피스 탐사를 위해 과학기술정보통신부와 한국천문연구원, 한국항공우주연구원, 국방과학연구소가 이미 지난 2월 업무협약을 체결했다. 사업기간 1단계인 2024~2027년까지 아포피스 탐사선과 관련 시스템 개발을 추진한다. 탐사선은 구조계와 열제어계, 궤도제어계, 원격측정계 등으로 구성돼 최대 무게가 534kg, 크기는 가로 194cm, 세로 174cm, 너비 176cm로 소형냉장고 크기다. 탐사선 임무수명은 21개월 정도다.
탐사선에 실릴 과학탑재체는 세계 최초의 소행성 편광지도 작성을 위한 다파장 영상 편광카메라와 아포피스 먼지입자 검출을 위한 광시야 카메라, 아포피스 3차원(3D) 모형을 구현하기 위한 레이저 고도계 등이다. 표면 적외선 분광지도 작성을 위한 근적외선 영상분광 카메라는 유럽우주국(ESA)과 개발해 국제협력도 추진한다.
아포피스 탐사에 맞는 지상시스템도 독자 개발한다. 국내 우주탐사 지상시스템 기술 자립화를 목표로 심우주 탐사를 위한 안테나 설계기술, 탐사선 궤도관리 기술 등을 개발한다. 아포피스 탐사에 필요한 속도 증분을 구현하기 위해 누리호 3단 발사체의 4단 확장을 위한 상단 개조와 탐사선과의 인터페이스용 4단 킥모터 체계 종합 등도 추진한다. 참여기관별로 보면 천문연은 과학탑재체와 과학연구, 국방과학연은 4단 킥모터, 항우연은 누리호 개량과 탐사선, 지상국 개발을 맡는 융합연구 형태다.
2028~2030년 2단계는 아포피스 탐사선을 발사하고, 심우주 항행 운영제어와 아포피스 관측을 추진한다. 운영 시나리오에 따르면 탐사선은 2027년 10월 17일 발사된다. 같은 달 21일 지구 중력권을 탈출해 2028년 10월 23일 아포피스에서 100만km 떨어진 지점에 도달한다. 12월 19일과 2029년 1월 1일에 아포피스에 접근하고 2029년 1월 16일 6개월 간의 동행 비행(랑데부)을 시작할 예정이다. 동행비행은 소행성과 같은 속도로 움직이며 관측하는 비행이다. 연료주입과 수리 등 궤도상 서비스와 도킹, 우주 쓰레기 제거, 적 위성 불능화 같은 미래 우주 상업적 이용, 군사적 이용에 필요한 기본 기술이다.
문홍규 천문연 우주탐사그룹장은 "한국 최초로 과학자들이 시작한 과학탐사 임무"라며 "23일 설명회를 진행했고 내달 초에는 예타 심사 대상이 됐는지 여부가 정해질 예정"이라고 말했다.
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더 강해지는 누리호 타고...우리 탐사선, 소행성 아포피스' 간다 - 동아사이언스
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