근지구천체

근지구천체는 소행성과 혜성 가운데 근일점(perihelion) 거리가 1.3AU보다 가까운 천체이다. 근지구소행성(Near-Earth Asteroids: NEAs)과 근지구혜성(Near-Earth Comets: NECs)으로 구분한다. 근지구천체 가운데 140m(태양계소천체 절대등급(H)으로 22등급 미만)보다 크고 지구와의 최소궤도교차거리(MOID: Minimum Orbit Intersection Distance)가 0.05AU(약 19.5LD, Lunar Distance) 이내인 것을 지구위협천체(Potentially Hazardous Objects: PHOs)라고 한다.

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인류가 처음 발견한 근지구천체는 혜성이다. 1577년 덴마크 천문학자 타이코(Tycho Brahe)는 시차(parallax)를 이용해 지구에 접근하는 혜성의 거리를 계산하려고 시도했다. 1758-1759년 영국 천문학자 핼리(Edmond Halley)는 처음 혜성의 궤도를 예측했다. 그래서 이 혜성에는 그의 이름이 붙었다. 최초로 발견된 근지구소행성은 1898년 8월 13일 독일 천문학자 비트(Carl Gustav Witt)가 검출한 에로스(Eros)이다. 이후 2019년 3월말 현재 발견된 근지구천체는 약 19,991개에 달하며, 이 가운데 근지구소행성이 19,815개, 근지구혜성은 176개를 차지한다.

그림 1. 2018년 1월까지 발견된 모든 근지구천체의 분포(출처:)

근지구천체는 궤도 특성상 지구 궤도와 교차하거나 가까운 거리까지 접근하기 때문에 오래 전부터 충돌 위협과 동시에 과학탐사 대상으로 주목받고 있다. 또한 최근에는 미래 자원의 보고로서 그 가치가 높게 평가되고 있다.

근지구천체는 궤도가 주기적으로 지구 공전궤도에 접근하거나 교차한다. 이 때문에 1970년대 중반부터 지구 충돌위협에 관한 논란을 불러 일으키고 있다. 특히 크기가 1km보다 큰 근지구소행성이 지구에 충돌한다면 전지구적인 재앙을 일으킬 것으로 예측되어 NASA에서는 10년 내에 km급 근지구소행성의 90%를 발견한다는 우주방위목표(Spaceguard Goal)를 세우고 1998년부터 본격적으로 근지구소행성 발견을 위한 탐사관측에 착수했다. 이 목표는 달성된 것으로 평가되며, 최근에는 지역적으로 심각한 재난을 일으킬 수 있는 지름 140m 이상급 근지구천체 탐사 프로젝트에 착수했다.

근지구천체는 지구와 비슷한 궤도를 공전하며 표면 중력이 낮아 탐사임무의 주요 대상으로 주목받고 있다. 2019년 3월 현재 근지구천체를 탐사한 탐사임무는 여덟 차례 있었으며, 현재 2개의 탐사임무가 진행 중에 있다. 우주선이 가장 처음 방문한 근지구천체는 근지구혜성인 21P/자코비니-지너(Giacobini–Zinner)로 1985년 국제혜성탐사선(International Cometary Explorer: ICE)이 근접탐사를 시도했고, 이후 1986년에는 ICE를 비롯해 구소련의 탐사선 베가(Vega) 1, 2호, 일본 ISAS의 탐사선 사키가케(Sakigake)와 스이세이(Suisei), 그리고 ESA의 지오토(Giotto)가 핼리혜성의 핵을 근접 비행했다. 이후 1992년 지오토 탐사선은 26P/그릭-쉐렐러프(Grigg–Skjellerup)를, 2010년에는 NASA의 딥임팩트(Deep Impact) 탐사선이 103P/하틀리(Hartley) 혜성을, 2014년 8월에는 ESA의 로제타(Rosetta) 탐사선이 67P/추류모프-게라시멘코(Churyumov–Gerasimenko) 혜성을 집중 탐사했다.

근지구소행성 탐사는 세 차례 진행되었다. 최초의 근지구소행성 탐사임무는, 가장 처음 발견된 근지구소행성인 에로스(Eros)를 탐사한 니어 슈메이커(NEAR Shoemaker: Near Earth Asteroid Rendezvous - Shoemaker)로 기록된다. 니어 슈메이커는 2000년 2월 에로스의 궤도에 진입, 약 1년 동안 탐사임무를 수행한 뒤 2001년 2월 에로스 표면에 착륙했다. 이후 하야부사(하야부사1호) 탐사선이 2005년 9월 근지구소행성 이토카와(Itokawa)를 탐사했으며, 중국의 달탐사선 창어2호가 달탐사 임무를 마치고 2012년 12월 근지구소행성 투타티스(Toutatis)를 근접촬영했다. 또한 2019년 3월 현재일본 JAXA의 하야부사2(Hayabusa2) 탐사선과 미국 NASA의 오시리스-렉스(OSIRIS-REx) 탐사선이 각각 근지구소행성 류구(Ryugu)와 베누(Bennu)에 대한 탐사를 수행하고 있다.

그림2. 니어 슈메이커 탐사선이 촬영한 근지구소행성 에로스(출처: )

근지구천체는 지구 충돌위협과 과학 연구 뿐만 아니라 미래 자원활용 측면에서 그 가치가 높게 평가된다. 근지구소행성에는 철, 니켈과 같은 광물은 물론, 희귀 광물과 백금족을 포함한 희토류, 그리고 전기분해해서 연료로 쓸 수 있는 물이 다량 매장돼 있을 것으로 추정된다. 이 때문에 미국 민간기업인 플래네터리 리소시스(Planetary Resources)와 딥스페이스 인더스트리(Deep Space Industries)와 같은 업체에서는 근지구소행성에서 광물을 채취하기 위한 구체적인 사업계획을 세우고 있다. 또한 룩셈부르크는 최근 정부 차원에서 이러한 업체들에 투자하고 있으며, 미국에 이어 민간이 우주를 상업적으로 활용할 수 있도록 법 체계를 정비했다.