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오사이리스-렉스/OSIRIS-REx 우주선, 소행성 베누/Bennu 표면에 성공적으로 착륙해서 샘플 채취에 성공하다!

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Just Because..../Science·Math

2020. 10. 22.

 

 

2020년 10월 20일 화요일에 미국 NASA 62년 역사 중에서 가장 역사적이며

위험한 미션을 단행했다.


OSIRIS_REx 우주 탐사선이 수많은 커다란 건물 크기의 바위들이 떨어지는 가운데

성공적으로 소행성 베누 표면에 착륙해서 성공적으로 계획한 대로 샘플 채취를 채취한 후,

다시 베누를 떠나서, 지구로 돌아오는 긴 여정을 시작했다고

이번 미션의 리더인 단테 로레타/Dante Lauretta 씨가 발표했다.

 

 

NASA’s OSIRIS-REx 가 소행성 베누에 착륙을 시도하고 있다.

NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA

 

 

3억 2천2백만 km 떨어진 곳에서 이 미션은 4시간 반이 걸렸다.

베누의 지름이 약 570 미터로 작은 편이기에

OSIRIS-REx가 착륙하기에 중력이 아주 낮아서 정상적인 착륙보다는

베누 표면에 아주 가깝게 다가가서

TAGSAM (Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism)이라고 불리는

3.2 미터 길이의  로봇 팔을 뻗어서

최소한 60 그램의 돌과 먼지 샘플을 5초 만에 채취해야만 했다.

 

이번 미션의 부 리더인 헤더 이노스/Heather Enos 박사는 

이번 미션의 착륙 시도는 "표면에 수 초 동안 가볍게 살짝 키스한 것처럼 진행되었다."

라고 설명했다.

 

 

 

소행성 베누 표면에서 샘플 채취 모습을 보여주는 일러스트레이션

 NASA

 

과연 왜 NASA는 복잡하고 위험한 이 미션을 시도했을까?

소행성 베누는 태양계가 형성된 45억 년 전의 물질들이 남아있다고 알려졌을 뿐 아니라,

지구의 바다와 생물체의 기본적인 분자들이 존재한다고 알려졌다.

그래서 이 소행성에서 채취한 샘플을 분석하면

태양계가 어떻게 형성되었고, 생물체는 어떻게 시작되었는가에 대한

수수께끼의 해답을 제공해 줄 수 있는 소중한 자료가 된다.

 

그런데 가장 큰 문제는 이 소행성 베누는

22세기에 지구와 충돌할 가능성이 매우 높은 위험한 존재이기도 하다.

 

 

 

 

Osiris-Rex가 베누 표면에서 24 Km 떨어진 곳에서 찍은 소행성 베누의 모습

 Photograph: Nasa/Goddard/University of Arizona/EPA

 

샘플 채취 위치와 시기는?

Osiris-Rex는 2020년 10월 22일 오후 6시 12분 EDT에 표면에 다가가서

샘플 채취를 성공적으로 시도한 모습은 NASA 채널에서 생중계가 되었고,

하루가 지난 오늘, 미국의 공영방송 PBS에서 내가 제일 즐겨 보는 프로그램인

NOVA에서 이런 대단한 미션이 성공적으로 이끌 수 있게 한

많은 과학자들의 인사이드 스토리가 담긴 1시간 길이의 스페셜 쇼를 방영해서

아주 관심 있게 시청했다.



 

OSIRIS-REx의 장착된 로봇 팔로 샘플을 채취하는 장면

Photograph: AP

 

 

베누는 어떤 소행성인가?

베누의 지름은 약 570미터에 달하며, 1999년에 발견되었다.

베누의 하루의 길이는(자전 시간) 약 4.3 시간이며,

1년의 길이(공전 시간)는 지구의 1.2 년정도 걸린다.

 

그리고 베누의 궤도가 지구의 궤도와는 만나게 되어서

베누에서 떨어지는 부스러기들이 9월경에 '유성 소낙비'를 발생시키기도 한다.

그런데 가장 중요한 점은 베누의 경로와 크기는 지구와 충돌할 가능성이 높은 편인데,

과학자들의 계산에 따르면 만약 베누와 지구와 충돌하게 되는 시기를

2170년으로 추정하고 있으며,

40년 후인 2060년에는 지구와 달 사이의 거리 정도로 지구에게 다가올 예정이다.

만약 충돌할 가능성이 높아지면, 그에 대비할 수 있는 조치도 준비할 수 있게 된다.

 

베누의 이름은 원래 1999 rq36으로 명명되었다가, 현재는 101955로 불리며,

이름의 배경은 이집트의 신비스러운 새 이름에서 따 왔다.

 

 

 

지구의 궤도보다 조금 더 큰 베누의 궤도

 

 

왜 베누에 관심이 쏠릴까?

우주에 존재하는 모든 소행성들이 그러하듯이,

베누 역시 45억 년 전에 우리 태양계의 태양과 행성들이 형성될 때에

남은 먼지와 가스로 이루어졌다.

 

그 후로, 대부분의 소행성들은 서로 충돌해서 소멸되거나,

온도가 상승하게 되면서 변질되었지만,

규모가 작고 풍부한 탄소가 존재하는 베누는 45억 년이라는 긴 세월이 지나도 거의 변질되지 않아서,

태양계가 탄생할 당시의 오리지널 물질들이 존재할 가능성이 다분히 있는 소행성이다.

 

 


OSIRIS-REx란 무엇인가? 

이번 미션에 사용된 OSIRIS-REx는 Origins, Special Interpretation, Resource Identification, 

Security-Regolith explorer 긴 단어들의 약자이며,

이 미션에 들어간 경비는 약 8억 달러에 달하며,

2016년 9월 8일에 발사되어서, 2018년에 12월에 베누에 도착했다.

 

 

 

 

 

샘플을 채취한 "나이팅게일' 지점의 모습

NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA

 

 

OSIRIS_REx의 착륙지점은?

일 년 동안 궤도를 돌면서, 베누에 관해서 자료를 모은 후,

미션 팀은 베누의 북반부에 위치한 '나이팅게일'이라고 불리는 곳을 착륙 지점으로 정했다.

이 곳은 140 미터 크기의 최근에 폭발한 어린 분화구라서

주위의 흙이 외부의 영향을 받지 않은 '오염되지 않은' 샘플이라서

베누에 관한 연구에 최상으로 적합해서 이 지점이 채택되었다.

 

 


OSIRIS-REx는 어떻게 샘플을 채취할까?

베누이 중력이 아주 미미하기에, 우주선이 일초에 몇 센티미터로 천천히 

표면 쪽으로 하강해서 랜딩보다는 도킹/docking에 가까운 동작을 취한 다음

정작 로봇 팔이 베누의 표면에 닿게 된다.

그런 다음에, 이 팔은 고압의 질소가스를 흙으로 뿜어서

표면의 먼지가 일게 해서 위로 솟아 오른 흙과 돌을 통 안으로 넣어서 샘플을 채취했다.


 

 

Osiris-rex 미션을 간단하게 요약한 포스터

 

 

채취된 샘플은 어떻게 지구로 돌아올까?

다시 지구로 돌아오는 여정을 시작한 이 우주선은 2023년 후반에 지구로 귀환할 예정이다.

샘플을 담은 캡슐이 우주선에서 떨어져 나가서 대기권 안으로 들어온 후,

미국 유타주에 낙하선을 타고 착륙할 예정이다.

이렇게 지구로 돌아온 샘플은 휴스턴 소재 존슨 우주 센터에서 분석된다.

 

예정대로 샘플이 지구로 무사히 돌아온다면

아마도 OSIRIS-REx는 가장 중요한 샘플 미션으로 역사에 남을 것이다.

 

 

 

NASA의 고다드 우주 비행 센터에서

미션 팀원들이 성공적인 착륙에 환호하고 있다.

 NASA