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하야부사2, ‘류구’의 땅 속 모래 회수 후 내년 귀환
소행성에서의 주요 업무 종료

우주항공연구개발기구(JAXA)는 11일, 탐사선 ‘하야부사2’가 오전 10시 20분, 지구로부터 2억 4천만km 떨어진 소행성 ‘류구’에서의 두 번째 착륙에 성공했다고 발표했다. 지난 2월과는 다른 장소에 다시 착륙한 것과 땅 속의 모래 및 암석을 회수하는 것은 모두 세계 최초의 쾌거이다. 이로서 약 1년에 걸친 소행성에서의 주요 업무가 종료되었으며 모래 등이 담긴 캡슐이 2020년 말, 지구에 도착하면 이에 대한 상세한 분석에 돌입하게 된다.

하야부사2는 소행성에 만든 인공 크레이터 주변에 착륙해 기체로부터 탄환을 발사, 태양계가 탄생한 46억년 전의 흔적이 남아있는 땅 속의 모래와 암석 수집에 성공한 것으로 보인다.

JAXA의 쓰다(津田) 프로젝트매니저는 JAXA 사가미하라(相模原)캠퍼스(사가미하라 시)에서의 기자회견에서 “태양계 역사의 조각을 확보했다. 이번 성과는 100점 만점에 ‘100점’. 준비를 포함해 모든 것이 완벽했다”라고 말했다.

하야부사2는 직경 10m가 넘는 크레이터 중심에서 약 20m 떨어진 반경 3.5m의 원 안에 거의 계획대로 착륙에 성공한 것으로 보인다. 착륙 전후에 촬영된 영상에는 많은 모래와 돌이 날아오르는 모습이 보여 충분한 양을 수집했을 가능성이 높다.

땅 속 모래와 돌은 태양광이나 우주선(宇宙線)의 영향이 적어 태양계의 탄생을 알 수 있는 실마리가 된다.

하야부사2는 올해 말에는 소행성을 떠나 2020년 말에 모래와 돌이 담긴 캡슐을 지구 가까이에서 떨어뜨릴 예정이다. 캡슐은 대기권에 돌입, 낙하산이 펼쳐지고 지상으로 낙하하게 된다. JAXA는 모래와 돌을 분석하는 전용 장치를 사가미하라 캠퍼스에 마련해놓고 있다.

일본의 기술, 우주에서 건재함 증명
하야부사2, 두 번째 착륙에도 성공

소행성 류구의 땅속 모래 채취에 성공했을 것으로 보이는 탐사선 ‘하야부사2’는 일본의 높은 우주 기술을 세계에 증명했다. 모래 등을 채취해 귀환하는 이번 프로젝트에는 스미토모중기계공업(住友重機械工業)과 IHI를 포함해 많은 제조업체들의 기술이 집약되어 있다. 인류의 몇 안 되는 프론티어인 우주. 이번 성공으로 JAXA(우주항공연구개발기구)를 포함한 일본 기업들에게 대규모 우주 관련 시장이 확대되고 있다.

■ NEC
센서로 자율주행 지원

하야부사2가 소행성 ‘류구’에 최종 하강을 시작한 것은 11일 오전 9시 전. 착륙 단계에서 지구와 통신하는 것은 어렵기 때문에 거의 자율주행으로 추진했다.

이 자율주행에 NEC의 센서기술이 이용되었다. 지표면을 레이저로 조사해 하야부사2와의 거리를 측정하는 레이저 고도계에 응용되었다. 이후 하야부사2는 지표면에 표적을 떨어뜨리고 그 위에 착륙했다. 안전하게 착륙하기 위해 류구의 표면 온도를 조사하는 중간 적외선 카메라도 NEC가 개발한 것이다.

■ 스미토모중기계공업
모래 채취 담당

류구에 착륙한 하야부사2는 모래 채취에 착수했다. 이미 4월 시점에서 인공 크레이터를 만들어 땅 속의 모래와 돌을 땅 위에 흩어지도록 했다. 이번에 그것을 채취하는 역할을 맡게 된 것이 탐사선 하부에 있는 원통형 부품 ‘샘플러혼(Sampler Horn)’. 스미토모중기계공업이 개발한 길이 1m의 띠 모양으로 날아오른 모래를 탐사선 내부로 수집한다.

하야부사2는 연말 안에 류구를 떠나 모래를 가지고 지구에 복귀할 계획이다. 모래 등이 담긴 내열 캡슐은 IHI 자회사, IHI에어로스페이스가 개발했다. 캡슐은 직경 40cm로 대기에 초속 12km로 돌입한다. 재돌입 시의 온도는 섭씨 3,000도에 달하기 때문에 항공기에 이용되는 탄소섬유강화플라스틱을 채택했다. “표면이 조금씩 녹으면서 열을 날려보내 온도를 낮춘다”(IHI).

하야부사2에는 기계와 소재 등 일본의 제조기술들이 가득 집약되어 있다. JAXA가 프로젝트를 총괄하고 NEC가 개발∙제조를 관리했다. 세계 최초인 이번 도전을 통해 참여 기업들은 자사의 기술을 어필할 수 있다.

세계의 위성산업 시장 규모는 2017년에 2,686억달러(약 29조엔). 앞으로 위성통신과 위치정보서비스 등에서 우주 이용이 한 층 더 추진될 것으로 보여 일본 기업들에게 시장은 세계로 확대될 것이다.

우주를 무대로 한 기업들의 경쟁은 뜨거워지고 있다. 그 이유 중 하나는 스타트업 기업들의 증가이다. 미국 NASA가 효율화를 위해 로켓 발사 등 민간 위탁을 추진하는 가운데 NASA 출신자들이 창업에 뛰어들면서 발전되었다.

일본의 로켓과 위성, 부품 제조사들에게 과제는 낮은 비용을 실현하는 것이다. 일회성 기기 개발과 병행해 비행기에서 이용되기 시작하고 있는 3D프린터의 응용 등 개발 및 생산 방법을 쇄신할 필요가 있다. 신소재를 통한 성능 향상 등도 추진하는 것이 경쟁력의 열쇠가 될 것이다.

-- 생명 기원의 해명을 향한 전진 --
탐사선 하야부사2가 류구에 다시 착륙하는 작업은 탐사선 고장 등이 발생할 리스크가 있었다. 그럼에도 불구하고 도전한 것은 땅속의 모래와 암석을 채취하는데 성공한다면 태양계가 탄생한 46억년 전의 모습과 생명의 기원을 밝힐 수 있을 것이라는 기대감이 있었기 때문이다.

하야부사2는 4월, 금속탄을 지표면에 발사해 인공 크레이터를 만들어 땅 속의 모래와 암석을 파헤쳐놓았다. 이번 작업을 통해 그 모래를 채취한 것이다.

지구 상의 생명은 태고 지구에 충돌한 소행성에 있는 유기물과 수분을 바탕으로 탄생했다는 가설이 있다. 유기물 등이 신선한 상태로 남아있는 것으로 예상되는 류구의 땅 속 물질을 분석한다면 여러 가지 수수께끼를 밝힐 수 있을 가능성이 있다.

2월에 착륙했던 장소는 이번과는 달라 땅 속이 아닌 지표면의 모래 등을 회수했다. 같은 소행성의 물질이라도 다른 장소에서 회수된 것을 비교할 수 있게 된다면 분석의 폭이 넓어진다.

복수의 장소에서의 착륙과 땅 속 물질 채취에 성공한 것에 대해 하야부사2 프로젝트의 과학담당책임자인 와타나베(渡辺) 나고야대학교수는 “(같은 소행성에서)물질을 비교할 수 있는 형태로 채취하는데 성공한 것은 큰 성과이다”라고 말한다. JAXA의 쓰다 프로젝트매니저는 “지금까지 달보다 먼 천체에서 지하 물질을 채취한 적은 없었다. 생명의 기원 해명에 다가갈 수 있을 것이다”라고 말한다. JAXA우주과학연구소의 구보타(久保田) 연구총주임은 “장소도 탐사선의 상태도 다른 조건에서 2번의 착륙 성공은 우주 개발에서 자신감이 될 것이다”라고 말한다.

▶ 하야부사2에 탑재된 주요 핵심 부품

소행성 탐사, 세계를 선도
NASA로부터 협력 의뢰

탐사선 ‘하야부사2’는 한정된 예산 안에서 도전에 성공, 소행성 탐사라는 분야에서 세계를 선도하게 되었다. 국제적 협력이 추진되고 있는 달 탐사 계획 등에서 일본의 존재감이 높아질 것으로 보인다.

이번에 증명한 기술력과 높은 신뢰성은 우주 개발의 세력 구도에도 영향을 미칠 것이다. 최근 전세계적으로는 달과 화성 등 천체를 목표로 하는 움직임이 활발하다. 중국이 무인 탐사선의 달 착륙에 성공해 앞서있는 미국과 러시아를 추격. 미국 우주벤처기업 스페이스X가 재활용형 로켓을 개발하는 등 민간기업들도 성장하고 있다.

미국과 러시아 등의 뒤를 쫓고 있던 일본이 세계 최초로 시도한 것이 초대 ‘하야부사’와 하야부사2를 통한 소행성 탐사이다. 소행성 탐사는 달이나 화성 탐사에 비해 화려하지는 않지만 착륙에서 힘을 발휘한 자율주행과 카메라 영상처리기술 등은 폭 넓은 응용을 기대할 수 있다. 앞으로 물과 금속 등의 자원을 소행성으로부터 회수한다는 계획도 가지고 있다.

NASA의 탐사선 ‘오시리스-렉스(OSIRIS-REx)’가 소행성 ‘베누(Bennu)’에 도착해 현재 착륙을 준비 중이다. NASA는 JAXA에 착륙에 대한 노하우 등에서의 협력을 의뢰했다.

NASA의 연간 예산은 약 200억달러(약 2조 1,600억엔)로 JAXA의 10배 이상이다. 하야부사2는 적은 예산과 인원으로 미국을 앞선 성과를 달성했다. 하야부사2가 보여준 높은 기술력은 국제 협력에서 일본의 기여를 어필할 수 있는 무기가 될 것이다.

JAXA는 달 표면에 핀포인트 착륙을 목표로 하는 소형 탐사선 ‘SLIM’을 2021년에, 화성의 위성에 착륙해 샘플을 가지고 지구로 귀환하는 ‘MMX’도 2024년경에 발사한다. 하야부사2의 기술과 경험을 이어받아 계획을 착실하게 추진해나갈 필요가 있다.

예산은 한정되어 있지만 하야부사2와 같은 도전적 프로젝트의 축적이 일본의 우주 기술의 수준 향상뿐만 아니라 국제 경쟁에서 승리할 수 있는 우주 산업 육성으로도 이어질 것이다.

▶ 하야부사2의 발자취와 앞으로의 예정

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