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- DART는 운동 편향기의 첫 번째 기술 시연, 소행성의 궤도를 변경하기 위해 보내진다.
- 대상은 너비 780미터의 소행성 디디모스와 너비 약 160미터의 위성 디모르포스로 구성
- 작은 달은 모 소행성을 도는 데 11시간 55분이 걸린다. 둘 다 약 1.18km 떨어져 있다.
- 2022년 9월 26일 DART 테스트 당시에 이중 소행성 디디모스-디모르포스는 지구에서 약 1,100만 킬로미터 떨어져 있으며 편향을

충돌 모델로서의 이중 소행성

실험 대상 선택

작업은 결코 간단하지 않다. 소행성이 지구와의 충돌 과정에서 제 시간에 빗나가게 될 경우에 대비해 전체 작업은 지구에서 수백만 킬로미터 떨어져 있어야 한다. 하지만 목표물은 여전히 ​​너무 멀리 떨어져 있어 방어 탐사선을 발사하기 전에 그 특성, 회전 및 질량에 대한 모든 세부 사항을 명확하게 할 수는 없다. 지상 망원경의 해상도는 이에 충분하지 않다. 

▲ DART 임무는 처음으로 운동 편향 방법을 테스트하여 소행성 위성 Dimorphos를 충돌시킬 것이다. © NASA/Johns Hopkins University APL

테스트 대상 선택

NASA는 현재 "Double Asteroid Redirection Test", 줄여서 DART를 사용해 방어 임무가 여전히 성공할 수 있는지, 무엇이 잘못될 수 있는지 테스트하고 있다. NASA 마샬 우주 센터의 DART 임무 관리자 Clayton Kachele는 "DART는 소행성이 지구에 충돌하는 것을 방지할 수 있는 방법인 운동 편향기의 첫 번째 기술 시연이다. "간단히 말하면 DART는 소행성의 궤도를 변경하기 위해 보내진다.“

그러한 테스트의 가장 중요한 요구 사항은 이 실험이 지구에 위협이 될 수 없다는 것이다. 따라서 목표 청크는 성공적이지 않은 편향 후에도 지구에 가까워지지 않는 궤적을 가져야 한다. 반면에, 소행성은 충돌의 영향을 볼 수 있을 만큼 충분히 가까워야 한다. 따라서 강력한 망원경으로 볼 수 있어야 한다.

▲ DART, Dimorphos 및 Didymos의 크기 비율. © NASA/Johns Hopkins University APL

디디모스와 그의 달

1996년에 발견된 이중 소행성 디디모스는 이러한 조건을 충족한다. 이 시스템은 너비 780미터의 소행성 디디모스와 너비 약 160미터의 위성 디모르포스로 구성돼 있다. 둘 다 태양 주위를 편심 궤도로 회전하여 화성 궤도 외부의 가장 먼 지점에서 지구 궤도 내에서 태양에 가장 가까운 지점까지 진동할 수 있다. 따라서 둘 다 지구 궤도 순양함이므로 심각하게 위협적이지 않지만 먼 미래에 지구에 근접할 수 있는 소행성에 속한다.

이것이 DART 임무가 소행성 Didymos 자체를 목표로 하지 않는 이유이기도 하다. 위험이 너무 커서 청크가 우발적으로 편향돼 먼 미래의 어느 날 지구에 충돌하게 될 것이다. 대신 목표는 소행성 위성 디모르포스다. 안정된 궤도에서 Didymos를 공전하기 때문에 편향은 전체 시스템의 궤적이 아니라 궤도에만 영향을 미친다.

규칙적인 움직임이 변경 사항을 표시

또한, 소행성 위성이 Didymos 주위를 공전하는 그의 바로 앞에서 지나가고 있다. 이 정기적인 이동 덕분에 천문학자들은 지상 망원경을 사용해 상대적으로 정확하게 디모르포스의 궤도와 크기를 결정할 수 있었다. 따라서 작은 달은 모 소행성을 도는 데 11시간 55분이 걸린다. 둘 다 약 1.18km 떨어져 있다.

▲ 디모르포스는 모행성 디디모스 바로 앞에서 지나간다. 이것에 의해 생성된 그림자는 그것의 궤도 주기를 결정하는 것을 가능하게 한다. © NASA/Johns Hopkins University APL

"우리 실험의 전후 특성에는 소행성 시스템에 대한 자세한 지식이 필요하다. 마지막 순간에 '아, 여기에 우리가 보거나 고려하지 않은 것이 있다'라고 결정하고 싶지 않다"고 애리조나에 있는 로웰 천문대의 닉 모스코비츠(Nick Moskovitz)는 설명한다. 따라서 그와 그의 팀은 지난 몇 주 동안 망원경으로 최종 준비 측정을 수행했다. 연구원은 "이제 우리는 소행성 시스템에 대해 잘 이해하고 있으며 탐사선의 충돌 후 어떤 일이 일어나는지 볼 수 있다고 확신한다"고 말했다.

이 데이터만이 DART 임무의 성공 여부를 평가할 수 있다. DART 탐사선이 Dimorphos 달을 올바른 위치와 올바른 각도로 명중하면 모행성 주위의 달 궤도가 약간 변경된다. 모델 시뮬레이션에 따르면 이 편향은 통과 기간에 나타나야 한다. "DART가 Didymos 시스템의 더 작은 파트너에 미치는 영향은 궤도 주기를 최소 73초만큼 변경해야 한다"고 Johns Hopkins University의 Andrew Rivkin과 팀이 설명했다.

2022년 9월 26일 DART 테스트 당시에 이중 소행성 디디모스-디모르포스는 지구에서 약 1,100만 킬로미터 떨어져 있으며 편향을 관찰할 수 있을 만큼 충분히 가깝다.

실제 위협에 매우 가깝다.

Didymos 시스템은 또 다른 이유로 테스트 케이스로 특히 적합하다. "Didymos 시스템은 기술적인 이유로 최고의 선택일 뿐만 아니라 두 가지 구성 요소가 지구 과정에서 잠재적인 영향 요인을 대표한다"고 Rivkin이 설명했다. 직경이 약 165미터인 디모르포스는 충돌 시 전체 지역을 황폐화시킬 만큼 충분히 크다. 동시에, 그 크기는 다음에 잠재적으로 치명적인 충돌을 일으킬 가능성이 가장 큰 소행성의 크기와 일치한다.

DART 임무의 목표물은 또한 구성 면에서 "비상"에 매우 근접할 수 있다. 지구에 충돌하는 대부분의 운석 구성에 영향을 미친다”고 Rivkin과 그의 동료들은 설명했다. "이것은 우리 실험의 결과가 가능한 많은 행성 방어 시나리오에 적용될 수 있음을 의미한다.” (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자] "Green Soul, Beautiful Science"

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