태양계 이야기 36 - 소행성 탐사선 던(Dawn)

 의외로 지구에서 아주 멀지 않으면서 우주 탐사선이 한번도 가보지 못한 천체들이 있다. 대표적으로 과거 가장 큰 소행성이다가 현재는 왜소 행성 (dwarf planet) 의 하나인 세레스나 기타 베스타 같은 소행성대의 대형 소행성들이 바로 그들이다. 이들 보다 훨씬 멀리 있는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성에 대해서는 인류가 직접 탐사선을 파견해서 그 자세한 모습을 관측했는데도 말이다.

(세레스와 베스타를 탐사하는 던 호의 컨셉 아트  This file is in the public domain because it was created by NASA )

 나사 역시 이런 문제를 알고 있기 때문에 이들 소행성들을 직접 탐사할 소행성 탐사선을 파견했는데, 그것이 오늘 소개할 던 (Dawn) 호이다. 일단 던 호가 목표로 삼는 세레스 (Ceres) 와 베스타 (Vesta) 에 대해서 간단히 알아보자. (소행성 대에 대해서는 이전 포스트 http://blog.naver.com/jjy0501/100067288755   를 참조)

 세레스 (Ceres) 는 지름 1000km 정도되는 소행성 대 최대 규모 천체이다. 그 질량은 전체 소행성대의 거의 1/3 정도이다. 아마도 밀도로 미루어 보건대 암석과 얼음으로 구성된 천체로 생각된다. 그러나 지금까지 세레스에는 직접 탐사선이 간 적이 없기 때문에 가장 선명한 영상은 허블 우주 망원경이 얻은 아래의 영상 뿐이다. 사정이 이러니 직접 탐사선이 가서 관측을 하기 전에는 세레스 같은 소행성대 천체들에 대해서 정확한 지식을 얻기 힘들다.

(허블 우주 망원경이 포착한 세레스의 모습 This file is in the public domain because it was created by NASA )

(역시 허블 우주 망원경이 포착한 세레스의 모습이다. 이 영상은 전체적으로 2시간 20분간 촬영한 것이다. 참고로 세레스의 하루는 9시간 정도이다. 정확한 이유를 알 수 없는 밝은 부분은 텍사스 주 만한 크기이다. 이 미지의 구조물에 대해서 알기 위해서는 결국 던 호 가 직접 가서 자세히 관측하는 수 밖에 없을 것이다. This file is in the public domain because it was created by NASA )

 한편 베스타는 소행성대에서 3번째로 큰 천체로 소행성대 질량의 9%를 차지한다. 평균 지름 530km 정도의 감자처럼 생긴 천체로 둥근 원형이 아닌 천체 중에서는 가장 큰 편이다. 사실 지름 500km 이상이면 중력의 영향으로 둥근 형태가 될 수 밖에 없기 때문이다.

 과학자들은 베스타가 10억년 전쯤 거대한 충돌로 전체 질량의 1% 를 잃어버렸으며 그 파편이 지구에 떨어진 것이 HED 운석이라고 생각하고 있다. 이 운석은 지구에서 매우 흔하게 발견된다. 베스타 역시 현재까지 탐사선이 직접 간 적이 없기 때문에 아래 영상이 현재까지는 가장 좋은 영상이다.

(허블 우주 망원경이 포착한 베스타 : 찌그러진 감자 같은 소행성이다.  This file is in the public domain because it was created by NASA )

(허블 우주 망원경이 포착한 베스타의 표면 지형도. 알베도가 서로 다른 점들로 보아 생각보다 복잡한 지형을 하고 있을 가능성이 있다. 어쩌면 덮고 있는 물질도 조금씩 다를 수도 있다. This file is in thepublic domain because it was created by NASA )

(달,세레스, 베스타의 상대적인 크기 비교 This file is in the public domain because it was created by NASA )

 2007년 9월 27일 발사된 던 탐사선 (Dawn Probe) 는 현재까지 제한적인 지식만을 가지고 있는 이 두 소행성대의 천체들에 대해서 아주 구체적인 정보를 가져다 줄 것으로 기대되고 있다. 탐사선은 2년전 델타 II 로켓으로 성공적으로 발사되어 현재 순항중이다.

 던 탐사선은 1250kg 의 무게를 가진 비교적 작은 탐사선이다. 2007년에 발사된 이후에 2009년에는 속도를 가속하기 위해 플라이바이 (flyby) 를 이용 화성의 중력으로 속도를 가속했다. (2009년 2월 17일) 앞으로 순조롭게 진행한다면 2011년 7월에는 베스타에 도착하여 관측을 시작한다. 2012년에는 베스타에서 이탈해서 세레스를 향해서 가게 되며 2015년 2월에 세레스에 도착하여 관측을 시작한 후 운명을 마치게 된다.

(던 탐사선의 미션 계획을 보여주는 그림   This file is in the public domain because it was created by NASA)

(던 탐사선의 모습  This file is in the public domain because it was created by NASA )

 던 탐사선에서 또 한가지 주목할 점은 바로 이 탐사선에 탑재되는 이온 추력 장치 (ion thruster) 이다. 90mN 의 아주 작은 추력을 내는 세개의 작은 이온 로켓이 달려있다고 생각하면 되는데, 던 탐사선은 이 이온 추진 장치로 탐사 일정을 모두 소화해 내는 첫번째 우주 탐사선이다.

 사실 이온 추진 장치에 대해서는 앞으로 다른 포스트에서 별도로 다시 설명을 할 계획이지만 적은 추진체로 상대적으로 큰 추력을 낼 수 있기 때문에 향후 우주 탐사에 있어 중요한 로켓 엔진으로 생각된다. 그러나 현존하는 이온 로켓 엔진은 효율과는 별도로 그 힘이 매우 작아서 아직은 작은 우주 탐사선에 밖에 사용할 수 없다. 그러나 미래에는 원자력 추진 이온 로켓 우주선이 태양계 곳곳으로 인간과 물자를 실어나르게 될 지 모른다.

 아무튼 앞으로도 더 기다려야 하긴 하지만 던 탐사선이 성공적인 성과를 거두기를 기대해본다. 태양계 초기의 모습을 간직하고 있는 소행성대에 대한 우리의 지식이 진보되면 태양계의 초기 모습에 대한 우리의 지식도 진보할 것이다. 그리고 항상 그러하듯이 직접 탐사선의 관측 자료를 보게 되면 우리가 상상했던 것 이상의 놀라운 우주의 모습이 밝혀질 지 모른다. 그날이 어서 오기를 기대해 보겠다.

출처 : Wiki/NASA

 참고 :  소행성 베스타  http://blog.naver.com/jjy0501/100149507127