‘팰컨9’ 잔해, 달 표면 추락…사상 최초 ‘충돌 폭풍’ 관측 기대

한국시간 5일 오후 추락 예정

무게 4.9t, 초속 2.43㎞로 충돌

달 궤도선 다누리로 촬영 계획

인공 장비 달 충돌 모습 최초

달 표면 이미지. ⓒ클립아트코리아

우주에 떠돌던 대형 발사체 잔해가 달 표면에 충돌하는 드문 현상을 우리나라 달 궤도선 ‘다누리’가 직접 관측한다.

우주항공청(청장 오태석)에 따르면 한국시간 5일 오후 3시 34분께 ‘스페이스X’ 팰컨9 로켓 상단부가 달 표면 아인슈타인 분화구 근처에 충돌할 예정이다. 우주항공청은 한국형 달 궤도선 다누리를 통해 해당 위치의 충돌 전후 상황을 정밀 관측한다고 밝혔다.

충돌하는 로켓 상단부는 지난해 1월 미국 우주기업 ‘파이어플라이 에어로스페이스’의 달 착륙선 ‘블루고스트’ 등을 달로 보내는 데 사용한 팰컨9 발사체 일부다.

팰컨9 발사체 잔해는 임무를 마친 뒤 잔여 추진체가 부족해 궤도 이탈 기동을 하지 못했다. 지구와 달 중력장 사이 불안정한 궤도에 표류하다가 달 중력 구간으로 빨려들게 됐다.

충돌 물체 무게는 약 4900㎏이다. 로켓 잔해는 초속 2.43㎞, 음속의 약 7배에 달하는 속도로 달과 충돌한다. 우주항공청은 이 충격으로 달 표면에 지름 20~30m 크기 인공 분화구를 만들어낼 것으로 예상한다.

우주 잔해가 달에 충돌하는 사례는 매우 드물다. 과거 미국 항공우주국(NASA)은 아폴로 계획 당시 새턴 V 로켓 일부와 달 착륙선을 충돌시켜 지진 실험을 수행한 바 있다. 2009년에도 LCROSS 탐사선을 달 남극에 충돌시켜 얼음 존재 여부를 조사한 적 있다.

다누리호가 LUTI 카메라를 활용해 달 표면 충돌 예상 지점 주변을 사전 관측한 모습. ⓒ우주항공청

연구진은 이번 충돌이 약 3t의 TNT 폭발력에 해당하는 에너지를 방출할 것으로 분석했다. 달에는 대기와 바람이 없어 충돌로 분출된 먼지와 암석 파편은 수 ㎞ 이상 퍼질 가능성이 있다. 이런 현상은 지구 망원경으로도 관측할 수 있을 것으로 보인다.

다누리는 충돌에 앞서 탑재체인 ‘고해상도 카메라(LUTI)’를 이용해 지난달 9일 충돌 예상 지역을 두 차례 사진 촬영했다. 촬영 영상과 로켓 상단부 예상 궤도를 비교해 충돌 가능 지역을 확인했다.

다누리는 이날 해외 관측 탐사선들과 협력해 충돌로 인한 지형 변화를 추적한다. 충돌 당일 다누리는 궤도 수정을 거쳐 충돌 지점 상공을 총 3회 통과하며 영상을 수집한다.

이 과정에서 고해상도 카메라와 더불어 광시야 편광 카메라(PolCam)를 함께 작동시켜 다각도로 데이터를 확보할 구상이다.

수집된 영상 데이터는 정밀 분석 과정을 거쳐 일반에 공개한다. 향후 미국 항공우주청(NASA) 궤도선 후속 촬영 계획 수립과 글로벌 공동 연구 자료로 쓸 예정이다. 이번 관측은 달 표면의 지형 변화와 충돌 메커니즘을 규명하는 핵심 연구 데이터로 활용될 것으로 보인다.

오태석 우주항공청장은 “이번 관측은 달 표면 변화와 충돌 메커니즘을 연구할 중요한 기회”라며 “다누리와 국제 협력 관측을 통해 달 탐사 및 우주환경 연구 역량을 강화하고, 앞으로도 국제협력 기회를 지속 확대해 나가겠다”고 말했다.