OSIRIS-Rex가 소행성에서 샘플을 채취하는 모습의 상상도

유럽 우주국(ESA)의 혜성 탐사 계획인 로제타 프로그램은 성공적으로 진행되고 있다. 일부 의도대로 되지 않은 부분들이 있다 해도 이미 거둔 과학적 성과만으로도 기대 이상의 성과라고 할 수 있으며, 로제타와 필레가 보내준 데이터를 분석하는 데만 수년의 시간이 필요할 정도로 많은 자료를 수집했다.

하지만 태양계 탐사를 향한 인류의 여정은 끝난 것이 아니라 현재 진행형이라고 할 수 있다.

나사는 과거 여러 차례 도전했지만, 누구도 완전히 성공하지 못했던 과업을 수행할 예정이다. 그 과업이란 소행성의 표면에 착륙해서 그 물질을 회수한 후 지구로 귀환하는 것이다.

사실 비슷한 임무는 이전에도 성공한 바 있다. 2005년, 나사는 딥 임팩트(Deep Impact) 미션을 통해서 템펠1 혜성의 물질을 극소량 얻는 데 성공했다. 일본의 하야부사 우주선은 우여 곡절 끝에 소행성 이토카와의 샘플을 극소량 가져오는 데 성공한 바 있다.

사실 로제타 미션의 본래 목표 역시 착륙선을 내려보는 것뿐 아니라 샘플을 회수하는 것이었으나 예산상의 문제로 착륙선에서 직접 분석하는 것으로 변경된 것이었다.

나사는 OSIRIS-Rex(Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer) 탐사선을 2016년에 발사할 예정이다. 이 탐사선은 2018년 소행성 베뉴(101955 Bennu, 1999 RQ36)에 도착해서 최소한 60g 이상의 샘플을 가지고 2023년 지구에 귀환하는 목표를 가지고 있다.

60g이라고 하면 매우 작은 양 같지만 사실 과거 미션에 비해서 상당히 높은 목표일 뿐 아니라 여러 가지 중요한 분석을 지구에서 수행하기에는 부족하지 않은 양이다. 그리고 과거 성공한 적이 없는 목표이기도 하다.

소행성 베뉴는 1999년 발견된 지구 근접 천체(Near Earth Object, NEO)이다. 이 소행성은 태양에서 평균 1.126AU(1AU는 지구-태양 간 거리)에서 태양 주변을 공전하고 있다. 따라서 지구에서 매우 가까이 있는 소행성이지만 발견된 것은 고작 15년 전에 지나지 않는다. 크기는 대략 500m 정도 되는데 질량은 대략 1억 4,000만t에 달한다고 추정된다.

만약 지구에 충돌하면 엄청난 파괴력을 가질 수 있는 데다 지구에서 비교적 가까운 거리에 있기 때문에, 이 소행성은 발견 이후부터 집중적인 관측의 대상이었다.

지금까지 추정으론 22세기 후반에 이 소행성이 지구에 충돌할 가능성이 2,500분의 1 정도다. 아주 높지는 않은 것 같지만, 충돌 시 예상되는 엄청난 피해를 생각하면 어느 정도 대비는 필요할 것이다.

소행성 베뉴의 레이더 이미지

따라서 이 사실 하나만으로도 이 소행성에 막대한 예산(약 10억 달러)을 투입해 탐사선을 보낼 만한 이유가 있다. 왜냐하면, 미래 소행성에 대한 대응 전략을 세우려면 소행성의 구성과 특징에 대해서 자세히 연구할 필요가 있기 때문이다. 하지만 사실 그것을 제외하고도 이 소행성엔 중요한 비밀이 숨어 있다는 게 나사의 설명이다.

소행성 베뉴에는 태양계 생성 역사의 비밀이 숨어있다. 태양계의 생성 초기 많은 소행성이 중력에 의해 뭉쳐져서 오늘날의 행성이 되었지만, 그중에서 행성 생성에 참여하지 못했던 많은 소행성이 존재했다.

이들 중 상당수는 41억 년 전에서 38억 년 전에 있었던 후기 대폭격기(late heavy bombardment)에 목성의 중력에 의해 태양계 안쪽으로 끌려와 태양과 다른 행성들에 충돌했다. 하지만 이 시기에도 많은 소행성이 살아남았는데 베뉴 역시 그랬던 것 같다. 다만 베뉴 자체가 그 당시에 살아남은 소행성이 아니라 그 소행성의 파편일 가능성이 높다는 게 현재의 추정이다.

나사의 과학자들은 소행성 베뉴에서 샘플을 채취하면 태양계 초창기 역사의 미스터리를 풀 수 있는 결정적인 자료를 모을 수 있을 것으로 생각하고 있다. 지구에 어떻게 바다가 생기고 유기물이 풍부하게 되었는지에 대해서 지금까지 많은 이론이 존재했다.

그중 한가지 이론은 이들이 소행성이나 혜성을 통해서 지구에 전달되었다는 것이다. 만약 그 이론이 옳다면 베뉴에 아직 그 증거들이 남아 있을 수 있다.

이외에도 샘플 채취에는 다른 중요한 목적이 있다. 베뉴는 탄소질이 풍부한 C-형 소행성(탄소질 소행성)이다. 만약 샘플 채취에 성공하게 되면 과학자들은 지구 대기에서 고온, 고압으로 인해 변성되기 전 순수한 C-형 소행성의 물질을 입수하게 된다. 천체 소행성의 75%가 이런 소행성이므로 여기에는 매우 큰 과학적 의의가 존재한다.

OSIRIS-Rex가 규명해야 하는 또 한 가지 흥미로운 현상은 바로 야르콥스키 효과(Yarkovsky effect)이다. 야르콥스키 효과에 의하면 소행성은 복사에너지의 차이 때문에 궤도가 변할 수 있다고 되어 있다. 이를 구체적으로 검증할 수 있다면 지구에 충돌 가능성이 있는 소행성들의 상세한 미래 궤도를 예측할 수 있게 된다. 이 역시 매우 중요한 임무이다.

마지막으로 OSIRIS-Rex의 중요한 임무는 베뉴가 미래 소행성 탐사에 적합한 후보인지를 검증하는 것이다. 나사는 소행성을 포획하거나 착륙하는 미래 계획을 세우고 있다. 이를 위해서 소행성의 상세한 데이터가 필요하다. 임무가 성공적으로 이뤄져서 상세한 정보를 수집할 수 있다면 다음 소행성 미션의 성공 가능성은 더 높아지게 될 것이다.

지구에서 가까운 덕분에 소행성 베뉴까지 가는 길은 2년 정도면 충분하다. 2018년, 로제타에 이어서 OSIRIS-Rex가 우리에게 보여줄 우주쇼를 기대해보자.

외신