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일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 소행성 탐사선 '하야부사2'가 지구에 돌아왔습니다. [취재파일] 독자들께는 지난해 11월 "하야부사2, 드디어 지구 귀환길에 오르다"라는 취재파일(▶ [취재파일] 하야부사2, 드디어 지구 귀환길에 오르다)을 통해 소개해 드린 바 있는 하야부사2의 지구 귀환 여정이 1년 여 만에 모두 끝난 것입니다.

워낙 오랜만에 소행성 탐사선 하야부사2 소식을 전해드리기 때문에 간단하게 하야부사2에 대해 설명해 드리는 것이 예의일 것 같습니다. 하야부사(송골매)는 일본이 개발한 소행성 탐사선으로 1호는 2003년에 발사돼 소행성 '이토카와'에 착륙한 뒤 2010년 귀환했습니다. 1호는 귀환 당시 이토카와의 미립자 샘플을 담은 캡슐을 지구에 극적으로 투하하고, 본체는 대기권 진입 시의 마찰열로 새하얗게 불타 소멸했습니다. 그 뒤를 이은 하야부사2가 2014년에 발사돼 6년 동안의 우주여행을 마치고 이번에 지구권으로 돌아온 것입니다.

2015년 12월 4일, 발사 1년 뒤 하야부사2가 촬영한 지구(출처 : JAXA, 도쿄대학)

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하야부사2는 지구로부터 직선거리로 약 3억 km 떨어진 소행성 '류구(용궁)'에 다녀오는 길입니다. 직선거리가 3억 km라고는 하지만 연료 소모를 최소화하기 위해 '중력 그네'와 공전 주기를 계산해서 짜 넣은 항법을 채택해 실제 전체 이동 거리는 왕복 52억 4천만 km에 달합니다. 2014년 12월 발사된 이후 류구에 도착한 것이 3년 반 뒤인 2018년 6월 27일의 일이었고(JAXA 발표 기준), 류구 상공에서 1년 반 정도 머무르면서 소형 탐사 로봇(로버) 7대를 류구 표면에 안착시키고, 토양 샘플을 측정하는 등 여러 임무를 수행했습니다.

2018년 6월 26일, 하야부사2가 상공 20km에서 촬영한 소행성 류구(출처 : JAXA)

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특히 이 가운데 몇 개는 '세계 최초'로 기록돼 있습니다. 복수의 소형 탐사 로봇을 소행성 표면에 내려놓은 것. 소행성 표면 착륙 시의 정밀도를 60cm 범위 내에서 실현한 것, 인공 '크레이터'를 만들고 그 과정과 결과를 상세히 관측한 것, 같은 천체(류구)의 2개 지점에 착륙한 것, 지구와 달 이외 천체에서 '지하 물질'을 채취한 것 등입니다.

2013년 10월, 하야부사2에 탑재될 충돌 장치를 실험하는 모습(출처 : JAXA)

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물론 하야부사2가 가장 큰 관심을 끈 이유는 류구의 토양 샘플을 지상과 지하에서 각각 채취했기 때문입니다. 지난해 2월 22일에 하야부사2는 류구 상공에서 표면으로 내려가 표면의 흙을 채취한 뒤 바로 이륙하는 이른바 '터치 다운'을 수행했습니다. 이어 4월 5일에는 충돌 장치를 작동시켜 류구 표면에 인공 '크레이터'를 만들었는데, 간단하게 말씀드리면 폭약이 소량 들어간 '총알'을 소행성 표면에 발사해 땅을 살짝 파이게 만든 겁니다. 하야부사2가 이 자리에 다시 착륙해 표면으로 드러난 지표 아래의 흙을 채취한 게 7월 11일에 있었던 일입니다. 그 뒤 하야부사2는 류구의 상공에서 조금 더 머물다가 지난해 11월 13일에 지구를 향해 귀환을 시작했습니다.

2018년 9월 21일, 하야부사2가 류구 상공 70m에서 촬영. 하야부사2의 그림자가 선명하다(출처 : JAXA)

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당초 하야부사2가 향했던 소행성 류구는 유기물 등을 많이 포함하고 있는 것으로 추정되고 있었습니다. 따라서 하야부사2가 가져온 류구 지상과 지하의 토양을 비교 분석하면 태양계의 탄생 당시의 상황을 짐작할 수 있는 단서를 얻을 수 있다는 기대가 큽니다. 지하 토양은 태양 빛이나 방사능의 영향으로 인한 변화가 적을 것으로 예상되기 때문입니다. 또 류구 토양에 대한 후속 연구를 통해 지구 상에 존재하는 바닷물과 생명의 기원을 연구하는 데도 공헌할 것으로 보입니다.

하야부사2가 지구로 돌아왔다고는 하지만, 선배 하야부사1처럼 본체가 지구 대기권으로 들어오는 것은 아닙니다. 하야부사2는 소행성 류구로부터 소중하게 가져 온 토양 샘플이 든 캡슐을 내일(5일) 지구 근처에서 분리하고 다시 우주로 향합니다. 이번 목표는 아폴로 소행성군에 위치한 소행성 '1998KY26'으로, 역시 류구처럼 유기물이 풍부할 것으로 보이는 천체입니다. 하야부사2가 이 소행성에 도착하는 시기는 2031년으로 예상됩니다.

그럼 하야부사2에서 분리된, 소행성 류규의 지상과 지하 토양 샘플이 담긴 캡슐은 어떻게 될까요? 캡슐은 내일(5일) 오후에 하야부사2에서 떨어져 나온 뒤 지구로 낙하를 시작합니다. 대기권에 초속 12km의 빠른 속도로 돌입한 뒤 고도 10km에서 내장된 낙하산을 펼쳐 속도를 줄인 캡슐은 모레(6일) 새벽에 지표면에 착륙할 것으로 보입니다. 캡슐 착륙의 전 과정은 완전 자동 제어로 이뤄지는데, JAXA는 착륙 지점을 오스트레일리아 남부 우메라 사막으로 정해 놓고 있습니다. JAXA의 회수반은 캡슐에서 나오는 비컨 신호를 탐지해 착지 지점을 파악한 뒤 헬기로 현장으로 달려갑니다. 캡슐의 회수 작업은 지난 2010년 소행성 이토카와의 미립자를 가져온 하야부사1 당시와 비슷한 과정을 거치는데, 이번에 달라진 것은 캡슐을 회수한 직후 캡슐 내부의 가스를 빼내 간이 분석 작업을 거치는 것입니다. 보관 과정에서 토양 자체가 방출했을 가능성이 있는 기체까지 놓치지 않고 분석하려는 의도입니다.

그 뒤 캡슐은 전용 밀폐용기에 담겨 일본으로 이송됩니다. JAXA는 도쿄 근처 가나가와현 사가미하라의 우주과학연구소로 캡슐을 옮겨 지구의 물질과 섞여버리지 않도록 설계된 환경에서 캡슐과 샘플을 분리합니다. 이 과정에서 하야부사2가 류구에 두 번 착륙했을 때 각각 얼마만큼의 샘플을 채취했는지가 판명될 것으로 보입니다. 이후 JAXA는 전체 샘플의 60%를 NASA 등을 포함한 일본 내외의 각 기관에 연구 목적으로 배포하고, 40%는 미래에 더 정밀한 분석 기술이 나올 때까지 보관하게 됩니다.

소행성 이토카와의 미립자 샘플을 지구에 전달하고 타버린 하야부사1의 최후를 아직 많은 사람들이 기억하고 있는 일본에서는, 이번 하야부사2의 귀환을 크게 반기는 분위기입니다. 또 본체가 샘플이 든 캡슐을 분리한 뒤 다시 다른 소행성 탐사를 위해 떠나는 이야기에도 큰 관심을 보이고 있습니다. 어쩌면 일본인들에게는 코로나 재확산으로 어수선한 분위기 속에서 하야부사2의 귀환이 큰 위로로 자리하고 있는지도 모르겠습니다.

대기권에 돌입한 뒤 불타 유성처럼 보이는 하야부사1의 마지막 모습 (출처 : JAXA/타이완국립중앙대학)

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유성재 기자(venia@sbs.co.kr)

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