지난달 15일 러시아에서 일어난 유성체 폭발사건 이후 지구로 돌진할 수 있는 소행성 방어 수단에 대한 관심이 급증하고 있다. 유성체보다 규모가 훨씬 큰 소행성이 지구에 충돌할 경우 이번 폭발과는 비교가 되지 않을 정도의 엄청난 대재앙이 닥칠 수 있기 때문.
실제로 러시아 유성체 폭발 다음날인 16일 새벽(한국 시간 기준) 지름 약 45미터, 무게 약 19만톤의 소행성 ‘2012 DA14’가 초속 7.8㎞의 속도로 지구를 스쳐갔다. 축구장 절반 크기의 이 소행성이 지구와 가장 가까이 접근한 거리는 약2만7천700㎞. 지구 표면에서 달 표면까지의 거리인 38만㎞의 1/10에도 미치지 않는 거리였다.
지난해 12월에도 길이 약 36미터의 소행성이 달보다 가까운 거리에서 지구를 스쳐갔다. ‘2012 XE54’라고 명명된 이 소행성은 23만㎞ 떨어진 거리에서 지구를 스쳐 지나갔는데, 태양을 2.27년 주기로 돌고 있어 머지않아 다시 지구 근처로 돌아올 예정이다.
천문학자들의 계산에 의하면, 다가오는 2029년 4월 13일에는 폭 300미터 크기의 소행성이 지구의 2만4천750㎞까지 접근해 스쳐 지나갈 예정이다. 만약 이 소행성이 지구와 충돌할 경우 약 100억톤의 다이너마이트가 폭발한 것과 같은 충격이 일어나 유럽 국가 2개를 사라지게 할 수 있을 정도이다.
이에 대비해 미국과 유럽을 비롯한 전 세계 20여 개국에서는 지구 궤도를 가로지르는 소행성에 대한 감시와 추적을 진행중이다. NASA는 미 공군과 함께 1998년부터 지름 1㎞ 이상 크기의 지구접근천체를 찾아내는 지구방위 프로그램을 진행중인데, 2005년부터는 그 대상을 지름 140미터 이상으로 확대했다. 이 프로그램은 2020년까지 전체 대상 지구접근천체의 90% 이상 파악을 목표로 하고 있지만, 현재까지 파악된 것은 전체의 10% 수준에 불과하다.
또한 미국 매사추세츠주에 있는 국제소행성센터(MPC)에서는 전 세계 관측 자료를 수집·관리하며 소행성의 정밀궤도 데이터베이스를 운영하는 등 소행성 연구의 중추 역할을 담당하고 있다.
2015년부터는 NASA가 지원하는 하와이대학 천문연구소의 ‘소행성 충돌 경보시스템(ATLAS)’이 전면 가동될 계획이다. 이 시스템이 가동되면 두 개의 관측시설로 하룻밤에 하늘 전체를 두 번 촘촘히 감시할 수 있으므로 러시아에 떨어진 유성체 폭발 같은 사건도 미리 예고할 수 있게 된다.


소행성 방어에 대한 구체적 방안 제시돼


하지만 감시 추적이 용이한 태양계 내부 소행성 말고도 멀리 떨어진 해왕성 바깥의 카이퍼벨트를 비롯해 태양계의 외곽공간에도 크고 작은 소행성들이 수없이 존재한다. 만약 그 소행성들 가운데 지구로 향하는 천체가 있다면 우주 감시 프로그램이 성공적으로 작동한다고 해도 그 시기만 예측할 수 있을 뿐이다.
그럼 과연 지구로 돌진하는 소행성을 격퇴시킬 수 있는 방안은 없는 것일까. 최근 유럽과 미국에서 이에 대한 구체적인 방안이 제시돼 러시아 폭발사건 이후 더욱 주목을 끌고 있다.
유럽우주기구(ESA ; European Space Agency)에서는 소행성의 충돌에 대비한 시나리오로서 ‘돈키호테’ 작전을 연구하고 있다. 지구를 향해 돌진해 오는 소행성에 우주선을 부딪치게 한 뒤 소행성의 궤도를 바꾸는 방식이다.
이 작전은 ‘이달고(돈키호테의 신분인 하급 귀족)’라는 우주선으로 소행성을 추적해 빠른 속도로 충돌시킨 다음, 다른 우주선 ‘산초(돈키호테가 데리고 다니는 시종)’가 소행성 주위를 돌며 충돌 이후의 변화를 관측하는 방식으로 이뤄진다. 계획대로라면 소행성의 궤도가 0.1㎜만 변해도 지구와 가까워질수록 궤도 차가 커져 충돌을 피할 수 있게 된다.
유럽우주기구는 이 미션을 수행하기 위해 국제연구팀과 ‘AIDA’라고 명명된 파트너십을 체결했으며, 지난달 AIDA 우주선의 목표를 소행성 Didymos로 하는 것에 합의했다. Didymos는 각각 서로 선회하는 2개의 소행성으로 구성되어 있는데, 하나는 지름 800미터 정도이며 다른 하나는 지름이 150미터 정도 된다. 이 소행성들은 2022년 지구로부터 가장 가까운 거리인 1천100만㎞ 이내에 들어오게 된다.
그때 이달고 우주선이 초속 6.25㎞의 속도로 작은 소행성과 충돌하면 다른 우주선인 산초가 충돌 이전과 이후에 어떤 변화가 일어나는지를 관측할 계획이다.
존스홉킨스의 응용물리학연구소 출신이자 AIDA 미션을 이끌고 있는 앤디 쳉(Andy Cheng) 연구원은 “이번 프로젝트는 여러 영역에서 매우 가치가 높다. 다시 말해 소행성 자원 활용에 관한 설명과 응용과학에 이르기까지 많은 영역에서 가치가 있는 미션”이라고 주장했다.


레이저 빔으로 소행성 제거



한편, 미국의 UC 산타바버라 대학의 필립 루빈 교수와 칼 폴리(Cal Poly) 대학의 게리 휴라는 과학자 2명은 소행성의 위협을 완화시키기 위한 현실적인 수단으로서 ‘DE-STAR’을 고안했다.
DE-STAR 시스템은 탁상용 장치에서부터 직경 10㎞ 크기의 장치에 이르기까지 다양한 크기로 개발될 수 있는데, 그중 ‘DE-STAR 4’는 매일 1.4메가톤의 에너지를 표적 소행성에 전달해 1년 동안 500미터 폭의 소행성을 제거할 수 있다. 즉, 이번에 지구를 스쳐간 ‘2012 DA14′의 10배 크기를 가진 소행성도 파괴할 수 있을 정도이다.
DE-STAR가 특히 주목받는 이유는 공상과학영화 등에 나오는 다소 엉뚱한 생각이 아니라 이 시스템의 모든 부품들이 오늘날 상당히 많이 존재한다는 점 때문이다. 햇빛을 전기로 변환하고 다시 레이저 광으로 변환하는 효율은 현재 기술로 이미 50퍼센트에 가깝다. 이 정도 효율이라면 어느 정도 수준에 도달했기 때문에 큰 문제가 되지 않는다.
또한 레이저의 전력밀도는 현재 최고치가 약 0.2㎾/㎏인데, 향후 10~20년이 되면 50배 정도 개선될 것으로 기대돼 큰 향상이 이루어질 것으로 보고 있다.
필립 루빈 교수는 “이 제안은 오늘날 우리가 가진 기반 기술과 미래에 거의 확실히 가지게 될 기술의 결합을 가정하고 있으며, 어떠한 기적도 요구하지 않는다. 과거에 소행성과의 많은 충돌이 있었고 미래에도 많이 충돌할 것인데, 그런 위험에 관한 현실적인 해결책이 고려되어야 하며, 이번 제안은 그런 해결책들 중의 하나”라고 밝혔다.