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- DART 우주 탐사선은 2021년 11월 24일부터 목표 소행성을 향해 가고 있다.
- 동체는 1.20m x 1.30m 정사각형 상자로 자판기 크기, 추진력은 크세논 이온
- 서로 다른 두 물체의 충돌은 모기가 코끼리에 떨어지는 것과 비슷해
- 탐사선의 무게는 약 570kg에 불과, 소행성 위성 디모르포스의 무게는 약 50억kg
- 빠른 속도의 충돌로 165미터 바위 밀기에 충분

DART 임무, 접근에서 임팩트까지

DART 우주 탐사선은 2021년 11월 24일부터 목표 소행성을 향해 가고 있다. 이제 결정적인 테스트가 임박했다. 2022년 9월 26일 탐사선은 소행성 위성인 디모르포스와 충돌해 궤도에서 방향을 틀어지게 할 것이다. 이것은 소행성 방어에 대한 세계 최초의 테스트다. 이 작업을 수행하기 위해 DART 임무에는 여러 가지 기술 개선 사항이 장착돼 있다. 

▲ DART 프로브는 마지막 부분을 자동으로 탐색하고 최적의 충격 위치에 스스로를 놓는다. © NASA/Johns Hopkins University APL

언뜻 보기에 DART 임무의 임팩터 프로브는 간단한 구조를 가지고 있다.
동체는 1.20m x 1.30m 크기의 거의 정사각형 상자로 자판기 크기다. 크세논 이온이 자기장에 의해 정전기적으로 가속되고 방출되는 실험적 이온 드라이브는 추력을 제공한다. Dimorphos에 대한 수정 기동 및 최종 접근 조정을 위해 DART는 12개의 클래식 히드라진 연료 구동 기동 추진기를 사용한다.

자율 표적 획득 및 접근

DART 프로브의 탐색은 훨씬 더 정교하다. 최종 접근 방식의 미세 조정을 자율적으로 제어할 수 있기 때문이다. 필요한 정보는 DRACO 카메라, 초점 거리가 거의 21cm인 소형 망원경 및 고해상도 디지털 이미지 센서에서 제공된다. 카메라는 정확한 위치와 구성을 보여주는 디디모스와 디모르포스의 고해상도 이미지를 생성한다.

이 이미지는 위치 및 자세 제어 데이터와 함께 우주선의 자율 항법 시스템으로 전송된다. 이 SMART Nav 시스템은 충돌 4시간 전에 표적에서 9만km 떨어진 거리에 있는 DART 프로브를 완전히 제어한다. 특별히 개발된 알고리즘의 도움으로 내비게이션 시스템은 데이터를 평가하고 먼저 Didymos와 그 달의 정확한 위치를 결정한다. 후자는 충돌하기 약 1시간 전에 1.5픽셀의 작은 빛 점으로만 볼 수 있다.

이 부분적인 위치를 기반으로 내비게이션 시스템은 이제 코스 수정이 필요한지 수정 사항을 독립적으로 결정한다. DART 프로브의 수정 노즐에 해당 명령을 보낸다. 충돌 4분 전 Dimorphos는 약 1,500km 떨어져 있으며 이제 DRACO 이미지에서 22픽셀로 나타난다. 이제 수정을 위한 마지막 시간이다. 충돌 2분 전에 DART 탐사선은 여전히 ​​목표에서 740km 떨어져 있으며 충돌 경로에 있다. 그는 이제 자유 낙하의 나머지 거리를 커버한다.

영향

시속 약 2만2000km의 속도로 DART 탐사선이 Dimorphos의 표면을 향해 질주해 충돌한다. 서로 다른 두 물체의 충돌은 모기가 코끼리에 떨어지는 것과 비슷하다. 충돌 탐사선의 무게는 약 570kg에 불과하지만 소행성 위성 디모르포스의 무게는 약 50억kg이다. 임팩트의 상대적으로 작은 모멘텀은 거의 할 수 없다고 생각할 수도 있다.

그렇지 않다. 충격의 빠른 속도는 165m 높이의 바위를 살짝 밀어내기에 충분하다. 동시에 충돌의 힘은 소행성 표면에 분화구를 만들고 1만~10만kg의 물질을 우주로 방출한다. 이 방출의 반동은 충격 자체보다 훨씬 더 큰 힘을 디모르포스에 가한다. 충돌과 함께 충돌 효과의 증폭은 소행성 위성의 운동 에너지를 약간 변화시켜 궤도에서 빗나가게 하기에 충분하다.

"DART의 Dimorphos 충돌은 우주선의 종말을 의미하지만 과학은 이제 시작에 불과하다"고 Rivkin이 설명했다. (계속)

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

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