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1966년 출발한 달 탐사선의 분실된 윗부분.
소행성과 다른 궤적,밀도 등으로 천문학자들의 궁금증 대상이었다.
2021년 3월 지구 영향권 벗어나서 다시 태양계 궤도 순항

지구의 중력이 달 로켓 조각을 잡는다
Surveyor-2 탐사선의 잃어버린 상부 단계가 54년 만에 지구로 돌아왔다.

예기치 않은 재회 :
1966년 달 탐사선에 의해 방출된 로켓 스테이지가 태양 궤도를 돌고 지구로 돌아왔다.
이 엔진은 NASA의 Surveyor 2 우주 탐사선에서 나온 것으로, 아폴로 임무를 수행하기 전에 달을 탐사하기로 돼 있었다. 탐사선이 통제를 벗어나 달에 추락했고, 불에 타 버린 로켓 상부 단계는 달을 지나 날아갔다. 다시는 볼 수 없었다. 하지만 이제 그녀가 돌아왔다.

▲ 이 켄타우로스 로켓 상부 스테이지는 54년 동안 태양 주위를 여행한 후 지구 근처로 돌아왔다. © NASA

처음에 이 천체는 새로운 소행성처럼 보였다.
2020년 9월 하와이의 Pan-STARRS 망원경의 천문학자들은 지구 근처에서 움직이고 있던 이전에 알려지지 않은 천체를 추적했다. 그러나 2020년에 SO로 명명된 물체의 궤적은 이례적이었다. 대부분의 소행성과 대조적으로, 행성 평면과 거의 원형 코스에서 태양을 공전한다.
반면 이 소행성은 일반적으로 기울어진 편심 궤도를 따른다.

놀랍게도 복사압에 산만해짐

그것이 소행성이 아니라면 그것은 무엇일까?
이를 확인하기 위해 NASA 제트 추진 연구소(JPL)의 천문학자와 전 세계 동료들은 3개월 동안 망원경으로 물체를 면밀히 모니터링했다. 170개 이상의 위치 데이터를 분석한 결과 이상한 점을 발견했다. 2020년 SO의 궤도는 소행성의 경우보다 더 많이 변경됐다.

▲ 지상 해변에 전시된 Surveyor 2 우주선의 실물 크기 모형.

특히, 연구자들은 이 물체가 거대한 바위의 전형적인 것보다 햇빛의 복사 압력에 의해 훨씬 더 강하게 굴절된다는 것을 발견했다. JPL의 데이비데 파르노치아(Davide Farnocchia)는 “방사선 압력은 빛 입자가 물체에 부딪힐 때 가하는 힘에 의해 생성된다. 물체의 결과 가속도는 면적대 질량 비율에 따라 달라진다. 밀도가 낮은 가벼운 객체의 경우 더 높다"고 설명했다.

소행성 대신 로켓 무대

2020년 SO의 경우, 분석에 따르면 물체의 표면은 크지만 밀도는 매우 낮으며 소행성보다 훨씬 작다. 연구자들이 발견했듯이 이 매개 변수는 연소된 로켓 상부 스테이지의 매개 변수와 가장 근접했다. 원칙적으로 한때 로켓 엔진용 연료를 담은 중공 실린더다. 따라서 태양 궤도를 가진 수수께끼의 ‘방문객’은 사람이 만든 것이다.

이 구성 요소는 어떤 로켓에서 나왔을까?
로켓 단계의 기원을 찾기 위해 천문학자들은 말하자면 시간을 되돌릴 수 있는 시뮬레이션을 사용했다. 그들은 2020 SE의 과거 궤도를 재구성했다.

JPL의 파울 코다스(Paul Chodas)는 "가능한 궤도 중 하나가 1966년 9월 말에 지구와 달에 가까운 물체가 다가 왔다"고 말했다. 당시 로켓 발사와 비교할 때 그와 그의 팀은 그들이 찾고 있는 것을 발견했다.

▲ 서베이어2 스타트. Source https://apod.nasa.gov/apod/ap951214.html

Surveyor 2 임무의 유물

Chodas는 "우리가 Surveyor 2 임무와 일치하는 것을 찾은 것은 유레카의 순간이었다"고 말했다. NASA의 Surveyor 2 우주선은 1966년 9월 20일에 발사됐으며 다가오는 아폴로 임무를 위해 지형을 탐험하기 위해 달에 착륙해야 했다.
처음에는 모든 것이 순조롭게 진행되었다. 계획대로 탐사선은 지구 궤도를 떠난 후 Centaur 로켓 상단을 분리하고 달을 향해 날아갔다.

▲ 2020 SE의 비행 경로. © NASA / JPL-Caltech

그러나 코스 수정 기동 중에 스티어링 노즐이 고장 났고 프로브가 나선형 날가가며 떨어졌다. 이틀 후 Surveyor 2는 달 표면 코페르니쿠스 분화구 남동쪽에 추락했다.

이전에 분리된 켄타우로스 로켓 스테이지는 당시에는 알려지지 않은 경로로 달을 지나 날아갔다. 이제 Centaur 로켓 단계는 태양을 지구에 가깝게 되돌려 놓은 궤도에서 분명히 태양 궤도를 도는 것으로 밝혀졌다.

2020년 11월 8일 이후 우주 유물은 지구의 중력의 영향을 받아 약 4개월 동안 지구에 비교적 가깝게 유지될 것이다.
이 기간 천문학자들이 보고한 바와 같이 지구 주위를 두 바퀴 돌고 2020년 12월 1일에 가장 가까운 접근에 도달할 것이다. 2021년 3월 로켓 상부 스테이지는 다시 우리 지구의 영향권을 벗어나 태양을 중심으로 새로운 궤도를 돌게 된다.
출처 : NASA Jet Propulsion Laboratory

[더사이언스플러스=문광주 기자] "No Science, No Future"

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