美 탐사선, 소행성 샘플 어떻게 지구에 넘겨주나 [우주로 간다]

24일 오시리스-렉스, ‘베누’ 샘플 지구에 넘겨줄 예정

미국 항공우주국(NASA)의 소행성 탐사선 '오시리스-렉스'(Osiris-Rex)가 오는 24일(이하 현지시간) 소행성 ‘베누’ 표면에서 채취한 흙과 자갈 샘플을 지구에 넘겨줄 예정이다.

우주과학매체 스페이스닷컴은 오시리스-렉스 소행성 탐사선이 지구에 베누 샘플을 넘겨주는 과정을 21일 자세히 소개했다.

‘베누’ 샘플을 가지고 지구 대기로 하강하는 오시리스-렉스의 모습 (출처=NASA)

오시리스-렉스는 2016년 지구에서 발사돼 2018년 8월 베누 주변 궤도에 도착했다. 2020년 10월 20일 베누에서 약 250g의 흙과 자갈을 수집했으며, 현재 지구로 돌아오고 있다. 우주선은 흙과 자갈이 담긴 캡슐을 미국 국방부가 운영하는 58km x 14km 가량의 유타주 시험 훈련장의 지정된 구역에 떨어뜨릴 예정이다. 

이 과정에서 가장 어려운 단계는 샘플 반환 캡슐의 대기 재진입과 캡슐 착륙 과정이다.

오시리스-렉스 우주선은 지구로 돌아오는 2년 4개월의 여정 동안 주로 저전력 모드로 구동됐지만, 이번 캡슐 귀환을 위해 여러 시스템들이 다시 풀 가동될 예정이다. 이 과정에서 약간의 오차라도 생기면 너무 높은 속도로 캡슐을 떨어뜨리거나 캡슐 전달에 실패하고 다시 우주로 향할 수도 있다.

지구 위 약 10만km 상공에서 오시리스-렉스의 귀환 캡슐이 방출된다. (출처=NASA)

모든 것이 계획대로 진행된다면, 오시리스-렉스 귀환 캡슐은 우주선에서 분리되어 지구 위 약 10만km 상공에서 유타 사막으로 단독 하강을 시작한다. 캡슐을 떨어뜨린 후 우주선은 다시 다른 소행성인 ‘아포피스’를 향후 떠나기 위해 추진체 연소를 시작한다.

귀환 캡슐은 우주선 분리 후 약 4시간 후 지구 대기권에 도달하게 되는데 이 과정에서 캡슐은 시속 4만3천450km 보다 빠른 속도로 이동하게 된다. 이 과정에서 소행성 샘플을 둘러싸고 있는 보호 캡슐은 빠른 속도로 떨어지면서 뜨거운 온도와 압력을 견뎌내며 하강속도를 점점 늦추게 된다.

캡슐은 비행 중에 부서지거나 불덩이에 싸여 있어도 열을 흡수하고 방출하도록 설계됐다. 이 단계에서 귀환 캡슐은 지구 중력의 최대 32배에 달하는 힘을 경험하게 된다.

캡슐이 지구 대기에 도달한 지 약 2분 후 캡슐이 받는 압력이 지구 중력의 약 1.4배 정도로 완화되면 낙하산이 펴지며 캡슐의 하강 속도를 더 늦추고 착륙하게 된다.

대기권 진입 후 캡슐에서 낙하산이 펴지는 모습 (출처=NASA)

캡슐 착륙 후 해당 지역이 안전한 것으로 확인되면, 연구진은 반환 캡슐을 점검한 후 근처에 있는 이동식 클린룸으로 샘플을 가져간다. 클린룸 내부에서 연구진들은 회수된 반환 캡슐의 외부 보호 캡슐을 제거한 후 샘플이 담긴 밀봉된 용기에 접근하게 된다. 이후, 소행성 샘플은 미 텍사스주 휴스턴에 있는 NASA 존슨 우주센터(JSC)로 이동해 연구를 거치게 된다.

베누 샘플은 미 텍사스주 휴스턴에 있는 존슨 우주센터로 옮겨진다.(출처=NASA)

베누 샘플의 4분의 1 가량은 별도로 오시리스-렉스 팀의 연구진들이 보관할 예정이다. JSC의 임무 관리자들은 소행성 물질을 나눠 보존해 “전 세계 과학자들이 향후 수십 년간 샘플을 연구할 수 있도록 할 계획”이라고 NASA는 밝혔다.