아직 발견되지 않은 여분의 위성, 행성 간 종족에 가까워질까

 

아직 발견되지 않은 여분의 위성이 지구 궤도를 돌고 있을지도 모릅니다.

우리가 행성 간 종족이 되는 데 도움이 될까요?

 

 

미니문은 지구에 근접해 있기 때문에 탐사를 위한 유력한 후보입니다.

이제 일부 과학자들은 이 작은 위성을 이용해 인류를 우주로 더 나아가게 하려고 합니다.

 

(이미지 출처: Nicholas Forder)

 

미니문은 지구 궤도에 잠시만 머무는 일시적인 소형 위성입니다.

일부 과학자들은 이 로밍 우주 암석이 미래의 태양계 탐사에 유용한 도구가 될 수 있다고 생각합니다. 

 

 

2006년, 애리조나에서 NASA의 지원을 받는 카탈리나 스카이 서베이의 천문학자들은 지구 궤도를 돌고 있는 수천 개의 인공위성 바다 한가운데 떠다니는 특이한 물체를 발견했습니다. 자세히 살펴본 결과, 이 물체는 단순한 우주 쓰레기가 아니라는 사실을 알아냈습니다. 오히려 달처럼 일시적으로 지구와 공전 궤도를 같이 돌게 된 자연 위성이었습니다.

2006 RH120으로 지정된 이 '미니문'은 지름이 몇 미터에 불과했습니다. 하지만 실제 달과는 달리 이 천체는 지구 궤도에서 방출되기 전 1년 동안만 지구 주위를 돌며 지구의 일시적인 동반자였습니다. 10년이 지난 후, 카탈리나 스카이 서베이의 과학자들은 2020년 3월 지구-달 시스템의 영향권에서 벗어나기 전에 소형차 크기의 또 다른 미니문(2020 CD3)이 지구 궤도를 돌아다니는 것을 발견했습니다.

이 미니문은 지구에 근접해 있기 때문에 과학적으로 면밀한 조사가 필요했습니다. 하지만 최근 일부 전문가들은 다른 이유로 미니문과 다른 지구 근방 소행성에 주목하고 있습니다: 소행성들은 우주 탐사의 디딤돌 역할을 할 수 있는 잠재력을 가지고 있기 때문입니다.

매사추세츠 공과대학의 행성 과학 교수인 리처드 빈젤은 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 "우리는 아직 행성 간 종족이 되지 못했습니다."라고 말했습니다. 미니문은 "인간이 행성 간 우주에서 어떻게 활동할 수 있는지 배우고 궁극적으로 화성에 도달할 수 있는 이정표가 될 수 있습니다."라고 말합니다.

 

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디딤돌

2016년 9월, NASA는 2182년에 지구에 충돌할 확률이 2700분의 1에 불과한 잠재적 위험 소행성 베누에서 샘플을 채취하는 임무를 수행하기 위해 승무원이 없는 OSIRIS-REx 우주선을 발사했습니다. 7년 후, 오시리스 렉스는 45억 년 된 소행성의 작은 조각을 가지고 지구로 돌아왔습니다.

오시리스 렉스 미션의 성공으로 과학자들은 다음 단계의 지구 근접 탐사를 계획하고 있습니다. 한 가지 아이디어는 가까운 소행성을 화성 탐사를 위한 디딤돌로 활용하는 것이라고 빈젤은 말했습니다.

그는 베누를 회수하는 것은 올바른 방향으로 나아가는 단계였지만, 우주로 더 확장하기 위한 기술을 테스트하는 데 있어 더 좋은 목표가 있을 수 있다고 말했습니다. 가장 가까운 베누는 지구에서 약 186,000마일(300,000km) 떨어져 있으며, 몇 년에 한 번씩만 태양 주위를 도는 공전 궤도를 통과합니다. 그 결과 이 임무는 7년이 걸렸고 약 11억 6천만 달러의 비용이 들었습니다.

반면에 미니문은 지구에서 가장 쉽게 도달할 수 있는 소행성 중 하나라고 빈젤은 말합니다.

"우주 어디든 가려면 속도를 바꿔야 합니다."라고 빈젤은 말합니다. 미니문은 중력이 거의 없는 작은 천체이며, 필요한 속도 변화, 즉 델타-V가 낮기 때문에 우주선을 지구 저궤도에서 소행성과의 랑데부까지 운반하는 데 많은 추진력이 필요하지 않습니다.

이러한 특성을 고려할 때 미니문 임무는 다른 많은 우주 천체로의 여행보다 더 적은 연료가 필요합니다. 빈젤은 라이브 사이언스와의 이메일 인터뷰에서 "미니문을 떠나 지구로 돌아가는 데는 연료 한 방울만 있으면 됩니다."라고 말했습니다.

 

 

소행성 베누에서 샘플을 채취하는 NASA의 오시리스-렉스 우주선의 아티스트 구상도.

(이미지 출처: 애리조나 대학교/NASA 고다드 우주 비행 센터)

 

연구에 따르면 미니문으로의 여행은 왕복에 약 100일이 소요될 것으로 예상됩니다. (우리의 영구 달은 3일 정도 걸리는 거리지만, NASA의 새턴 V 로켓이 지상에서 출발하는 데만 203,400갤런(77만 리터)의 등유 연료와 318,000갤런(120만 리터)의 액체 산소가 필요했습니다.

미니문 임무는 유망하지만, 이 전략의 결점은 자연 위성이 지구 주위를 단기간 돌다가 발사되기 전에 임무를 계획하고 실행하기 어렵다는 일시적인 특성으로 거슬러 올라갑니다.

빈젤은 "인공위성은 지구와 궤도를 함께 돌기 때문에 애완동물과 비슷합니다."라고 말합니다. "잠시 키우다가 떠나보내는 임시 애완동물이죠."

NASA의 소행성 탐사 수석 과학자인 폴 아벨은 NASA와 다른 우주 기관이 미니문과 그 주변의 다른 지구 근방 소행성에 대한 임무를 수행함으로써 생명 유지 시스템, 엔진 및 추진 시스템을 포함한 심우주에서의 기술 효과를 테스트할 수 있다고 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 말했습니다.

"화성에 가는 것은 매우 큰 발걸음입니다."라고 그는 말합니다. "일어나야 할 일이 많기 때문에 지구-달 시스템과 화성 사이에 있는 지구 근처 소행성 중 일부를 살펴보는 것은 어떨까요?"라고 그는 말합니다.

이러한 미니문 여행은 화성 탐사 못지않게 중요한 또 다른 목표인 물 채굴에 전념하는 과학자들에게도 도움이 될 수 있습니다.

물은 수분 공급뿐만 아니라 추가 로켓 연료(일반적으로 액체 수소)를 만드는 데도 필수적입니다. 지구에서 평균 1억 4천만 마일(2억 2천 5백만 킬로미터) 이상 떨어진 화성까지 가기 위해서는 이 연료가 필요합니다.

현재 우주선은 필요한 물과 연료를 모두 지구에서 운반해야 합니다. 액체로 인한 엄청난 무게로 인해 페이로드 질량이 증가하면 지구의 중력에서 벗어나기 위해 필요한 추진제의 양도 증가해야 한다는 '로켓 방정식의 폭정'이 발생합니다.

기본적으로 NASA가 우주선의 탑재체 질량을 조금이라도 늘리면 지상에서 궤도에 진입하기 위해 훨씬 더 많은 연료를 추가해야 하고, 연료 자체의 무게가 더 늘어나면서 악순환이 반복됩니다. 이 악순환의 고리를 끊는 열쇠는 우주에서 연료를 보급하는 방법을 찾는 것이라고 아벨은 말합니다.

"휴가를 갈 때, 비행기를 타거나 어디든 운전할 때 모든 산소와 음식, 모든 것을 왕복 내내 가지고 가는 것은 아닙니다." 라고 Abell은 말합니다. "여행도 마찬가지입니다. 지구에서 모든 것을 가지고 지구 밖으로 나갔다가 다시 돌아오는 것은 비용이 너무 많이 들기 때문입니다."

좋은 소식은요? 지구 근처 소행성이 우주 주유소의 이상적인 후보가 될 수 있다는 것입니다. 많은 소행성들이 암석 내부에 미네랄과 물이 풍부하게 함유되어 있다는 사실이 점점 더 많은 연구를 통해 밝혀지고 있습니다. 이 물에 접근할 수 있다면 로켓 연료를 만드는 데 중요한 요소인 수소와 산소로 분리할 수 있습니다.

"그 물에 접근하여 활용할 수 있다면 갑자기 마실 물이 생기고, 숨 쉴 산소가 생기고, 더 중요한 것은 로켓 연료가 생긴다는 것입니다."라고 Abell은 말합니다.

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로켓 연료

 

이 달 기지 콘셉트에서는 태양 전지판, 온실, 서식지를 볼 수 있습니다.

(이미지 출처: ESA - P. Carril)

현재 NASA의 대부분의 노력은 달에서 물을 채취하는 데 초점을 맞추고 있지만, Karman+, TransAstra, AstroForge 등 많은 민간 기업이 물과 금속 채굴을 위해 소행성을 목표로 삼고 있습니다.

전문가들은 이러한 작업이 아직 시작되지 않은 이유는 떠다니는 암석에 도달하는 데 필요한 비용과 기술 때문이라고 말합니다. 하지만 2018년의 한 연구에 따르면 미니문 탐사는 기업들에게 "미래의 상업적 응용을 위한 소행성 채굴 기술의 타당성"을 테스트할 수 있는 훈련장을 제공함으로써 운영을 간소화하는 데 도움이 될 수 있다고 합니다.

그러나 미니문 자체는 크기가 작고 표면이 "햇볕에 장시간 노출되어 건조해지기 때문에" 우주선에 연료를 공급하는 데 최적의 옵션이 아닐 수 있다고 빈젤은 말합니다.

하와이 대학의 천문학자이자 2018년 연구의 수석 저자인 로버트 제디케는 많은 미니문은 달에서 떨어져 나왔거나 소행성대 가장자리에서 끌어당겨졌을 가능성이 있기 때문에 물을 함유하지 않는다고 의심하고 있습니다. 하지만 아벨을 비롯한 다른 과학자들은 가능성이 있다고 생각합니다. 빈젤은 모델링에 불확실성이 많다고 말하며 좀 더 낙관적인 입장을 취합니다. "보기 전까지는 알 수 없습니다!"라고 그는 말합니다.

미니문에는 물이 부족하더라도 소행성에서 물을 채굴하는 기술을 개발하기 위해 현재 트랜스아스트라와 협력하고 있는 제디케는 "소행성 근처에서 우주선을 조종하는 능력을 테스트할 수 있을 것"이라고 말합니다.

관련 기사 '화성으로 가는 디딤돌': 미니문은 우리가 행성 간 종족이되는 데 도움이 될 수 있다고 MIT 천체 물리학자인 Richard Binzel은 말합니다.

 

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더 많은 미니문 찾기

세로 파촌(Cerro Pachón)에 건설 중인 공간과 시간의 유산 측량(LSST) 시설의 개념도.

이 카메라는 2025년에 가동을 시작할 예정입니다.

(이미지 크레디트: 토드 메이슨, 메이슨 프로덕션 / LSST 코퍼레이션)

미니문은 크기가 작고 빠르게 움직이기 때문에 기존의 지상 망원경으로는 발견하기가 매우 어렵습니다. 하지만 새로운 망원경이 곧 이를 바꿀 수 있습니다. 칠레 안데스 산맥의 높은 곳에 세계 최대 규모의 디지털 카메라를 장착할 베라 C. 루빈 천문대 건설이 거의 완료되었습니다.

2025년부터 '우주와 시간의 유산 조사'로 알려진 이 카메라는 10년간 매일 밤 700장의 사진을 촬영하여 고정밀 6테라픽셀 수준으로 태양계를 목록화할 것입니다. 이 철저한 우주 탐사는 과학자들이 암흑 물질과 암흑 에너지와 같은 신비한 물질을 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 또한 2020년 시뮬레이션에 따르면 맞춤형 접근 방식을 사용하면 천문학자들이 3개월에 한 번씩 미니문을 탐지하는 데도 도움이 될 수 있습니다.

그리고 2027년에는 NEO 서베이러라고 불리는 또 다른 NASA 장비가 우주에서 소행성을 탐지할 예정입니다. 이 탐사선은 2주마다 하늘을 완전히 스캔하여 지구 궤도 근처에서 잠재적으로 위험한 소행성과 혜성의 특성을 파악할 것입니다. 이 적외선 우주 망원경의 주요 초점은 "행성을 죽이는 소행성"으로부터 인류를 안전하게 보호하는 것이지만, 그 과정에서 작은 미니문도 발견할 가능성이 있습니다.

미니문 탐사가 우주선 기술이나 채굴 작업에서 중요한 역할을 할지는 아직 말하기는 이르다고 전문가들은 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 말했습니다. 그러나 어쨌든 이 임시 지구 동반자들과 다른 지구 근방 소행성을 연구하는 것은 태양계의 신비에 대한 중요한 단서를 제공할 수 있다고 빈젤은 말했습니다. 많은 과학자들은 베누와 같은 지구 근거리 소행성이 지구 역사 초기에 생명의 씨앗을 지구로 가져왔을 것이라고 생각합니다.

태양계의 화학적 기원을 추적하고 지구에서 생명체를 만든 성분을 찾는 데 미니문은 훌륭한 장소라고 그는 말했습니다.

빈젤은 "하지만 우리가 이전에 가보지 않은 이유는 그 수가 많지 않기 때문입니다."라고 말합니다. "우리는 이제 막 미니문들을 발견하고 있습니다. 하지만 새로운 망원경이 온라인에 접속할 예정이기 때문에 앞으로 주목받게 될 것입니다."

 

 

 

 

출처. https://www.livescience.com/space