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[동향브리프 2016-1호] 소행성 충돌 미션의 과학적 사례

  • 작성자 : KASI
  • 작성일 : 2016-04-11
  • 조회수 : 1489
  • 권 호
  • 발간일2016-04-04
  • 페이지수25
  • 다운수1221
  • 저 자한국천문연구원 정책혁신실
  • 키워드소행성, 충돌, 충돌체
  • 요 약

    1. 개요

          인류의 소행성 관련 연구는 크게 두 가지 측면으로 크게 발달해왔다. 하나는 더 먼 우주로 나가기 위한 물질 혹은 지구에서 필요한 희귀 물질을 소행성에서 얻어내는 것, 다른 하나는 지구와 충돌 가능성이 있는 소행성의 충돌을 회피하는 방법이다.

          패트릭 미쉘 등이 작성한 이 논문은 두 번째 방법, 충돌 위협이 있는 소행성의 궤도를 인위적인 충돌로 변화를 줄 수 있을지에 대한 실험에 관한 것이다

    2. 주요내용

    2.1. 과학적 목표

             미국과 유럽 우주 기관간의 협력으로 추진 중인 Asteroid Impact & Deection Assessment (AIDA) 프로젝트는 두 개의 소행성으로 구성된 연성 소행성계인 NES Didymos2020년경 두 대의 우주선을 순차적으로 발사하여 소행성의 기본 물리량 연구 및 충돌로 인한 궤도 변화를 연구하기 위해 기획되었다.

              유럽의 AIM은 미국의 DART 우주선보다 수개월 앞서서 연성 소행성 중 작은 소행성의 특징을 완전히 파악하기 위해 소행성계와 접근할 것이다. AIM은 우주선이 소행성의 표면 및 내부물질을 처음으로 직접 조사한다는 점에서 가장 큰 의미를 가진다. 이를 통해 그동안 지구에서의 관측을 통해 결정한 물리량의 진위 여부를 직접 검토할 수 있게 될 것이다.

              AIM 이후 발사될 미국의 DART 우주선은 AIM이 밝혀낸 소행성의 물리적 특징을 활용하여 가장 효과적인 충돌 실험을 할 것이며, 이 과정 및 결과를 포함한 전체 과정이 기록되는 최초의 소행성 충돌 실험이 될 것이다.

              그러므로 AIDA 프로젝트는 소행성 규모에서 우리가 이해하고 있는 충돌 회피 궤도 변경 모델을 테스트하고 수정하기 위한 중요한 기회를 제공할 것이다. 이를 바탕으로 공유되는 데이터는 소행성 충돌로 인한 전지구적 위험을 방지하는데 보탬이 되는 회피용 충돌체 설계에 큰 도움이 될 것이다.

    2.2. AIM 목표 및 탑재체 및 환경

              유럽 AIM의 주요 목표는 1. 우주 미션과 관련해 저비용으로, 자동 항해, 광통신, 우주선 내 자원 관리, 소행성 소형 착륙장치, 심우주 우주선 간 네트워크와 관련된 기술들을 테스트하는 것과 2. 연성 소행성의 세부적 특징을 파악하여 지구 근접 천체의 약 15%를 차지하는 연성 소행성의 형성 및 물리적 특성에 대한 정확한 이해를 가능케 하는 것 그리고 3. 소행성 궤도변경 테스트에서 연성 소행성의 활용 가능성을 판단하는 것이다.

              AIM의 주요 목표는 기술개발이지만, 이 미션을 통해 우리는 소행성 전반에 걸친 많은 과학 지식을 얻어낼 것이다. 저중력 환경에서의 분체역학(granular mechanics), 지진파 전달 과정, 열적 물성 및 열과정에 관한 안목을 포함해 태양계 연구의 많은 정보를 제공할 것이다. 또한 우주탐사와 관련한 저감 기법, 유인 탐사, 자원 활용 전략에도 도움이 될 것이다.

              현재까지 이러한 충돌을 수행한 유일한 미션은 200574일에 있었던 NASADeep Impact 미션이다. 타깃은 직경이 1.6km인 즉 AIDA의 타깃(직경 160m)보다 훨씬 작은 물체인 9P/Tempel이었으며 이 때 발생한 충돌구는 예상보다 많은 양의 미세 분출물로 인해 관측할 수 없었다. NASASTARDUST-NExT 미션은 훨씬 후 이 운석이 근일점을 지난 후인 2011년에 Tempel에 접근했으며 Deep Impact로 인한 얕은 충돌구 및 다른 구조들을 식별할 수 있었다. 하지만 오랜 시간이 지난 후 였고 특히 태양과의 가장 가까운 점을 지난 후였기 때문에 다른 과정들이 충돌구에 영향을 미쳤을 수 있다. 이후 20143월에 성공적으로 발사된 JAXAHayabusa-2 미션은 2018년에 원시 NEA(162173) 1999 JU3에 충돌할 Small Carry-on Impactor (SCI)를 싣고 있다. 발사체의 질량(2kg)과 그 충돌 속도(2km/s)는 작은(m 크기) 충돌구를 생성시킬 수 있지만 측정 가능한 수준의 궤도 변경은 발생시키지 않을 것으로 예상된다. 그러므로 AIM은 메인 소행성 벨트에서 소행성간의 평균 충돌 속도(5km/s)와 일치하는, 충돌 속도 범위에서 발사체의 충돌을 궤도 변화를 연구할 수 있는 유일한 미션이다. 반응에 대한 이해는 소행성의 충돌 수명 및 충돌 진화, 다양한 우리 태양계 단계에서 충돌의 역사 추정에 절대적이기 때문에 이 지식은 또한 행성학에서 폭넓은 시사점을 가지고 있다.


  • 목 차1. 서론
    2. 과학적 동기
    3. AIM의 목표 및 관련 탑재물
    4. AIM 기본 탑재체
    5. AIM 환경
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