일본산업뉴스요약

심층단면
소행성 탐사기 하야부사2, ‘류구’에 도착
3년 반의 항해, 시료 채취 임무 개시!

우주항공연구개발기구(JAXA)의 소행성 탐사기 ‘하야부사2’가 27일, 3년 반에 걸친 긴 항해 끝에 목적지인 소행성 ‘류구’에 도착했다. 총 거리 52억km에 달하는 대항해의 반환점에 도착한 것이다. 첫 번째 ‘하야부사’에 비해 지금까지의 여정은 순조롭게 진행되었지만 하야부사2에게는 앞으로 3회의 착륙 등 1년 반에 걸쳐 실시되는 어려운 미션이 기다리고 있다. 또한 류구의 시료를 가지고 2020년 말에 지구로 귀환하는 것을 목표로 하고 있다.

■ 1년 반의 도전
크레이터를 만들어 내년 봄 착륙

하야부사2의 도착에 대해 프로젝트 팀의 요시가와(吉川) 미션매니저는 “3년 반의 긴 여정이었다. 하야부사2가 류구에 무사히 도착해 안심했지만 중요한 것은 이제부터이다. 류구와 같은 코마(Coma)형 소행성은 다른 곳에서도 확인되고 있어 이번 도착으로 이에 대한 과학적 해명이 가능하게 될 것으로 기대되고 있다. 지금부터 과학적 관측을 계속 이어가면서 착륙을 위한 준비를 추진해나갈 계획이다”라고 말했다.

JAXA에 따르면 하야부사2는 27일 오전부터 류구에 도착하기 위해 엔진 분사를 통한 최종 궤도 수정을 실시. 같은 날 9시 35분 류구의 고도 20km 지점에 도착했다. 이 위치는 관측용 기준점(Home Position)이며 이곳을 기점으로 각종 미션을 수행할 예정이다.

류구는 당초에는 직경 900m 정도의 원형으로 여겨져 왔지만 이번 항해로 주판알 모양이라는 것이 밝혀졌다. 류구는 태양계 형성 초기의 물과 유기물을 많이 보유하고 있을 것으로 추정되고 있어, 하야부사2가 류구의 시료를 지구로 가지고 올 수 있다면 태양계의 진화와 탄생, 생명의 기원 등이 밝혀질 가능성이 있다.

류구에서 하야부사2의 탐사 기간은 1년 반을 예정하고 있다. 류구의 표면과 그 표층 아래에 있는 시료의 채취가 주요 임무이다. 소행성 표면에 접근해 시료를 채취하기 위해서는 여러 가지 조사 및 실증이 필요하다. 7월 말에 하야부사2는 류구의 상공 5km에서 관측하고 8월에는 상공 1km에서 중력 측정 강하, 9월에 최초의 착륙을 시행해 류구 표면의 시료 채취에 도전한다.

지구에서 약 3억km 떨어진 크기 약 900m의 류구에 탐사기를 정확하게 착륙시키는 일은 상상 이상으로 어렵다. 이것은 “일본에서 브라질에 있는 6cm의 표적을 겨냥하는 것과 같은 정도의 어려운 미션이라고 한다.

또한 소형 탐사기(로버) 투하 및 화약을 사용하는 충돌장치(인펙터)를 이용한 인공 크레이터 조성 등을 실시해 2019년 4월경에 크레이터에 착륙. 소행성 내부의 시료 채취에 도전한다. 하야부사2가 이 도전에 성공한다면 우주 방사선 등으로 손상되지 않은 46억년 전의 태양계 형성 초기에 대한 귀중한 시료를 얻을 수 있을 것이다.

■ 소행성으로 이끄는 기술
전파∙광학∙항법을 조합

하야부사2가 루구에 도착하기 위해서는 탐사기와 소행성의 궤도를 정확하게 파악하는 기술이 꼭 필요하다. 하야부사2를 무사히 류구로 이끈 것은 ‘광학전파복합항법’이다. 이 항법으로 지구에 대한 소행성의 궤도를 포함, 지구와 하야부사2, 그리고 류구라는 3개의 꼭지점을 연결한 삼각형의 3변 모두를 정확하게 산출할 수 있다.

광학전파복합항법은 전파를 이용한 거리 측정과 2곳의 지상국에서 동시에 탐사기로부터의 전파를 수신해 궤도를 측정하는 방법 등을 이용한 ‘전파항법’과 탐사기의 카메라로 소행성을 촬영해 탐사기에 대한 소행성의 방위 및 레이더 고도계 ‘LIDAR’를 이용한 거리 측정으로 궤도를 계측하는 ‘광학항법’을 조합한 것이다.

이번 항해에서는 하야부사2의 카메라를 이용해 다양한 각도에서 류구를 촬영해 그 배경에 찍힌 천문도를 바탕으로 류구로부터 하야부사2의 위치와 속도를 계산했다. 하야부사2는 류구와의 거리가 3,100km의 지점에 있던 3일에 높은 연비의 장거리 항해용인 ‘이온 엔진’의 분사를 종료했다. 이후 화학 엔진 분사를 이용한 궤도 제어 ‘TCM’으로 전환, 류구에 지그재그로 접근했다.

이것은 여러 방향에서 류구를 촬영하고 높은 정밀도로 류구에 도착하기 위해서였다. 하야부사2는 8일부터 총 10회의 TCM을 실시, 류구와의 상대 속도를 제로로 맞춰 도착했다.

광학전파복합항법에서는 4단계 작업을 1~3일 주기로 반복해 하야부사2를 류구로 정확하게 향하도록 했다. 한국의 서울대학과 교토대학 등으로 구성된 팀이 영상에 찍힌 별들과 류구를 통해 하야부사2로부터의 류구의 방위를 산출. 이후 항법 팀이 방위 정보와 전파 계파 계측 결과를 통해 류구로 향하는 하야부사2의 궤도를 계산했다.

또한 유도 팀이 하야부사2의 최신 궤도를 바탕으로 류구에 도착하기 위한 최적의 궤도를 계산. 끝으로 운용 팀이 최신 궤도 계획에 따라 하야부사2에 스러스터(Thruster) 분사를 지시, 다음 촬영 계획을 작성했다. 촬영된 영상 분석은 JAXA를 중심으로 NEC와 후지쓰 등의 기업들도 참가한 팀이 담당했다.

하야부사2가 지구로 귀환하는 것은 2020년 말을 예정하고 있지만, 최종적으로 시료가 들어 있는 캡슐을 지구에 투하하는 고도의 미션이 남아있다. JAXA의 쓰다(津田) 프로젝트매니저는 27일, “하야부사2가 류구라는 인류가 경험하지 못한 천체에 도착해 너무도 감사하다. 응원해주신 일본과 전세계 사람들에게 감사의 말씀을 전하고 싶다. 하야부사2가 이루어낼 앞으로의 성과를 모두가 지켜봐 주길 바란다”라고 말했다.

많은 역경 속에 간신히 지구로 귀환한 초대 하야부사는 무사히 소행성으로부터 시료를 무사히 가지고 왔다. 햐야부사2도 초대에 이어 시료를 가지고 귀환할 수 있을지, 앞으로의 2년 반의 여정에 세계의 이목이 집중되고 있다.
 

▶ 하야부사2의 운용 스케줄

-- 끝 --