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- 금요일부터 NASA 우주 탐사선이 230km 크기 금속 소행성 프시케(Psyche)를 향해 여행
- 약 280 x 235km인 이 소행성은 화성과 목성 사이의 소행성대 바깥 부분을 공전
- 우주선은 소행성 프시케에 도달하기 위해 향후 6년 동안 약 36억km를 여행할 예정
- 추진력은 이온 및 태양광 발전으로

금속 소행성에 대한 첫 번째 임무
Asteroid Psyche는 행성 핵과 태양계 초기에 대한 새로운 통찰력을 제공하기 위해 만들어졌다.

신비한 물체:
금요일부터 NASA 우주 탐사선이 특이한 천체인 금속 소행성 프시케(Psyche)를 향해 여행하고 있다. 이전에 탐사된 모든 소행성과는 달리, 이 230km가 넘는 큰 덩어리는 주로 금속으로 만들어졌다. 이는 충돌로 인해 노출된 행성 구성요소의 핵심일 수도 있지만, NASA의 설명에 따르면 아직 완전히 알려지지 않은 것일 수도 있다. 프시케 임무는 여전히 신비한 이 물체를 더 자세히 조사하기 위한 것이다. 

▲ 소행성 프시케는 주로 금속으로 구성되어 있기 때문에 이전에 연구된 모든 것과 다르다(그림). © NASA/JPL-Caltech

최근 몇 년 동안 소행성은 점차 우주 임무의 초점이 되었다. 일본 탐사선 하야부사 2호와 NASA의 OSIRIS-REx 탐사선 모두 다양한 소행성에서 샘플을 지구로 가져왔다. 2022년 가을, DART 임무는 소행성을 충돌시켜 처음으로 소행성을 궤도 밖으로 조종했다. 이는 소행성 방어를 위한 중요한 테스트였다. 그러나 지금까지 더 자세히 조사된 모든 소행성에는 한 가지 공통점이 있다. 그것은 주로 암석으로 이루어져 있다는 것이다.

행성 구성요소의 금속 코어 – 아니면 완전히 새로운 것?

프시케의 경우에는 상황이 다르다. 크기가 약 280 x 235km인 이 소행성은 화성과 목성 사이의 소행성대 바깥 부분을 공전하며 대부분 금속으로 만들어졌다. 일부 철 운석과 비슷하지만 지구, 화성, 수성과 같은 행성의 핵. 그러므로 그것은 이전에 더 자세히 탐구되거나 조사된 적이 없는 일종의 천체를 나타낸다. 프시케가 어떻게 탄생했는지, 그리고 소행성이 정확히 무엇으로 만들어졌는지는 아직 완전히 알려지지 않았다.

NASA는 “프시케는 철이 풍부한 소행성의 핵심 조각일 수도 있고, 태양계 초기부터 존재했던 행성 구성 요소의 핵심 전체일 수도 있다”고 설명했다. 충돌로 인해 이 행성 빌딩 블록의 원래 암석 껍질이 파괴되어 핵심만 남았을 수도 있다. NASA는 "프시케가 초기 태양계에서 발견된 완전히 다른, 아직 알려지지 않은 유형의 물체의 일부일 수도 있다"고 말했다.

36억 킬로미터의 여행

신비한 금속 물체에 대한 이러한 질문과 기타 질문에 답을 명확히 하기 위해 NASA의 프시케 탐사선은 금요일 오후에 같은 이름의 소행성을 향해 발사되었다. NASA 과학국의 Nicola Fox는 “이러한 금속 세계에 대한 NASA의 첫 번째 임무에서 어떤 과학적 보물이 드러날지 매우 기대된다”고 말했다. 우주선은 소행성 프시케에 도달하기 위해 향후 6년 동안 약 36억km를 여행할 예정이다.

▲ NASA의 프시케(Psyche) 우주 탐사선이 같은 이름의 금속 소행성을 탐사할 예정이다. © NASA/JPL-Caltech

NASA의 우주선은 소행성으로 비행하는 동안 2026년 5월 화성을 지나 2029년 5월 목적지에 도착할 예정이다. 그곳에서 탐사선은 소행성의 중력이 소행성을 포착하여 프시케 주위의 궤도에 진입할 수 있을 때까지 이온 엔진을 사용하여 비행 속도를 늦춘다. 다음 26개월 동안 탐사선은 과학 장비를 사용하여 소행성을 탐사할 예정이다. 이를 위해 다중 스펙트럼 카메라, 분광계 및 자력계가 탑재되어 있다.

추진력은 이온 및 태양광 발전으로

“소행성 프시케를 탐험함으로써 우리는 우리 우주와 그 안에 있는 우리의 위치, 특히 우리 고향 행성 지구의 금속 핵에 도달할 수 없는 신비롭고 불가능한 것에 대해 더 잘 이해하기를 희망한다”고 Fox는 말했다. 앞으로 100일 정도 동안 임무 팀은 우주선의 모든 장비를 개별적으로 확인하고 테스트할 것이다. 그런 다음 카메라가 활성 상태인 동안 절전모드로 전환되고 이동 중에도 이미지를 계속 전송한다.

▲ 프시케 우주선은 태양열 이온 드라이브로부터 추력을 받는다. 여기에서는 홀 효과 추진 노즐 중 하나가 테스트되고 있다. © NASA/JPL-Caltech

우주 탐사선은 소행성 프시케(Psyche)로 향하는 긴 여정 동안 몇 가지 혁신적인 혁신 기술을 탑재하고 있다.
첫 번째: 태양열을 이용한 홀 효과 이온 추진을 사용해 지금까지 비행한 최초의 우주 탐사선이다. 75평방미터 크기의 태양 돛은 크세논 원자를 이온화하고 가속하는 데 필요한 전기를 공급한다. 이 이온 흐름은 우주 탐사선의 추력을 생성한다.

광레이저 통신 첫 번째 테스트

두 번째 혁신은 프로브 측면에 부착된 레이저 통신 테스트 장치다. DSOC(Deep Space Optical Communications) 시연 장치를 통해 NASA는 향후 적외선 레이저 신호를 통해 깊은 우주에 있는 우주 탐사선과 통신할 수 있게 될 것이다.

장점:
이전 무선 신호에 비해 레이저는 더 높은 대역폭을 제공하므로 더 빠른 데이터 전송이 가능하다. 위성과의 레이저 통신은 한동안 궤도에서 테스트됐다.

그러나 이러한 장거리 레이저 통신의 전제 조건은 강력한 레이저, 지상국으로 적합한 망원경 및 빔의 완벽한 정렬이다. “우주에서 이렇게 좁고 집중된 레이저 빔을 사용하려면 믿을 수 없을 정도로 정확한 타겟팅과 추적이 필요하다. NASA는 데이터를 효율적으로 지상국으로 전송할 수 있다고 설명했다. 프시케 임무 동안 이 광학 데이터 라인은 처음에는 테스트만 수행되며 기존 무선 통신과 병행하여 실행된다.

DSOC 시스템 테스트가 성공하면 NASA는 곧 모든 임무를 레이저 통신으로 전환할 계획이다. NASA 기술국의 Prasun Desai는 "프시케 발사는 광통신을 사용하여 깊은 우주에서 고대역폭 데이터 전송을 달성하려는 우리의 목표에 이상적인 플랫폼이다"며 "우리가 지금 얻고 있는 통찰력은 이러한 혁신적인 기술을 발전시키는 데 도움이 될 것이다"고 말했다.
출처: NASA 제트 추진 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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