프시케 탐사선, 금속 소행성 도착
NASA의 프시케 탐사선이 2029년 8월, 금속이 많은 소행성 (16) 프시케에 도착할 예정입니다. 이 천체가 옛 행성의 금속 핵인지, 금속과 암석이 섞인 전혀 다른 천체인지 가려내는 것이 목표입니다.
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이 이벤트 이야기
프시케 탐사선은 2023년 10월 13일 팰컨 헤비 로켓에 실려 발사됐습니다. 목적지는 화성과 목성 사이 소행성대에 있는 (16) 프시케입니다. 탐사선은 2026년 5월 화성 곁을 지나며 중력의 도움으로 방향과 속도를 바꿨고, 2029년 8월 프시케 궤도에 들어갈 예정입니다.
프시케는 평균 지름이 약 220km로, 소행성 가운데 큰 편입니다. 서울에서 대구까지 직선거리(약 240km)와 비슷한 크기입니다. 이 천체가 특별한 이유는 겉이 금속을 많이 품고 있는 것으로 관측돼 왔기 때문입니다. 레이더 전파를 쏘면 보통 암석보다 훨씬 강하게 되돌아오는데, 이는 철과 니켈 같은 금속이 많다는 뜻으로 해석됩니다.
이 탐사가 관심을 끈 것은 하나의 가설 때문입니다. 태양계가 막 생기던 무렵, 작은 행성이 충돌로 바깥 암석층을 잃고 금속 핵만 남은 것이 프시케일지도 모른다는 생각입니다. 지구의 핵은 발밑 약 3천 km 아래에 있어 직접 볼 수 없습니다. 그래서 프시케가 정말 벗겨진 핵이라면, 행성의 속을 처음으로 가까이서 들여다보는 셈이 됩니다.
그러나 최근 연구는 조심스러운 쪽입니다. 밀도 계산과 여러 관측을 보면 프시케는 순수한 금속 덩어리라기보다 금속과 암석이 섞인 천체일 가능성이 있습니다. 그렇다면 부서진 핵도 흔한 암석 소행성도 아닌, 새로운 종류의 천체일 수 있습니다. 어느 쪽인지는 탐사선이 가까이서 재어 봐야 알 수 있습니다.
임무의 목표
행성이 생기는 과정에 대한 설명 가운데 ‘분화’라는 생각이 있습니다. 어린 행성이 충분히 뜨거워지면 무거운 금속은 가운데로 가라앉고, 가벼운 암석은 위로 뜬다는 것입니다. 지구도 이렇게 금속 핵과 암석 껍질로 나뉘었다고 봅니다. 하지만 지금까지는 지진파와 운석 연구로 간접적으로만 확인했을 뿐, 금속 핵을 직접 본 적은 없습니다.
그래서 탐사선이 재는 값 가운데 자기장의 흔적이 특히 중요합니다. 녹아 있던 금속 핵이 식어서 굳을 때, 그 당시의 자기장이 화석처럼 남을 수 있습니다. 탐사선의 자력계가 이런 흔적을 찾아내면 프시케가 한때 녹은 금속 핵을 가졌다는 강한 증거가 됩니다. 반대로 흔적이 없으면 핵 가설은 약해집니다.
중력도 중요한 단서입니다. 탐사선이 프시케 주위를 돌 때 궤도가 조금씩 흔들리는 모양을 재면, 속이 고르게 차 있는지 무거운 물질이 한쪽에 몰려 있는지 알 수 있습니다. 여기에 감마선·중성자 분광기로 표면의 원소를 재면, 철과 니켈이 실제로 얼마나 많은지도 알 수 있습니다.
임무 연대기와 배경
(16) 프시케는 1852년 이탈리아 천문학자 가스파리스가 발견한 소행성입니다. 이름은 그리스 신화에서 ‘영혼’을 뜻하는 여인 프시케에서 왔습니다. 번호 16은 이것이 16번째로 번호가 매겨진 소행성이라는 뜻입니다. 오랫동안 목록 속 한 줄에 불과했지만, 레이더 관측에서 금속처럼 전파를 강하게 되돌려 보낸다는 사실이 알려지며 주목을 받았습니다.
금속 소행성이 있을 것이라는 단서는 그 전부터 있었습니다. 지구에 떨어지는 운석 가운데 일부는 거의 철과 니켈로만 이루어진 철운석입니다. 과학자들은 이것이 한때 금속 핵을 가졌다가 부서진 천체의 조각이라고 생각합니다. 그렇다면 태양계 어딘가에 그 조각들의 고향 같은 금속 천체가 있었을 것이고, 프시케는 그런 천체의 유력한 후보입니다.
프시케 탐사선에는 과학 장비 말고도 새 기술 시험 장비가 실렸습니다. 레이저 빛으로 정보를 주고받는 심우주 광통신 장비인데, 시험에서 수천만 km 떨어진 곳에서도 기존 전파 통신보다 훨씬 빠른 속도로 자료를 보내는 데 성공했습니다. 미션은 NASA 제트추진연구소(JPL)가 관리하고, 과학 연구는 애리조나주립대가 이끕니다.
이 탐사선의 다른 이정표
어디서 볼 수 있나 — 하늘과 시뮬레이터
프시케 탐사선은 지상에서 어떤 장비로도 볼 수 없습니다. 소행성 프시케는 조건이 좋을 때 아마추어 망원경으로 희미한 점처럼 보이지만 모양은 알아볼 수 없습니다. 대신 NowSky 공전뷰에서 시각을 2029년 8월로 옮기면, 탐사선의 궤적이 프시케의 공전 궤도와 만나는 장면을 재생으로 따라갈 수 있습니다.
재생할 때는 궤적이 휘어지는 방식에 주목할 만합니다. 프시케 탐사선은 태양전지로 만든 전기로 제논 이온을 밀어내는 전기 추진 엔진을 씁니다. 힘은 아주 약하지만 몇 년 동안 쉬지 않고 밀기 때문에, 궤도가 긴 곡선을 그리며 조금씩 넓어집니다. 2026년 5월 화성 곁을 지나며 방향이 바뀌는 지점도 궤적 위에 드러납니다.
도착한 뒤에도 소식은 여러 해에 걸쳐 나옵니다. 탐사선은 약 700km 높이의 먼 궤도에서 시작해 점점 낮은 궤도로 내려가며, 가장 낮을 때는 약 75km까지 다가갈 계획입니다. 궤도를 낮출 때마다 더 자세한 사진과 측정값이 나오며, 운영은 2031년까지 이어질 예정입니다. 일정은 운항 상황에 따라 바뀔 수 있습니다.
이 대목을 화면에서 확인하려면 — 공전 궤도에서 그 순간 재생
자주 묻는 질문
프시케는 정말 행성의 핵인가요?
아직 정해지지 않았습니다. 금속이 많다는 관측은 믿을 만하지만, 밀도와 다른 관측은 금속과 암석이 섞인 천체일 가능성도 보여 줍니다. 탐사선이 중력과 자기장의 흔적을 가까이서 재야 답이 나옵니다.
프시케를 망원경으로 볼 수 있나요?
조건이 좋을 때 아마추어 망원경으로 아주 희미한 점처럼 보일 수 있지만 모양은 보이지 않습니다. 탐사선은 지상에서 보이지 않으므로, NowSky 공전뷰의 재생으로 궤적을 따라가는 편이 확실합니다.
도착까지 왜 이렇게 오래 걸리나요?
전기 추진 엔진은 힘이 아주 약해서 궤도를 한 번에 크게 바꾸지 못합니다. 대신 몇 년 동안 조금씩 밀어 속도를 쌓습니다. 여기에 화성 중력의 도움까지 이용해 연료를 아끼는 대신, 여행 기간이 길어졌습니다.
도착하면 바로 자세한 사진이 나오나요?
단계적으로 나옵니다. 처음에는 먼 궤도에서 전체 모습을 찍고, 궤도를 낮출 때마다 해상도가 높아집니다. 중력이나 원소 같은 정밀 측정은 가장 낮은 궤도에서 이루어지므로, 중요한 결과는 도착 뒤 시간이 좀 지나야 나옵니다.
관련해서 볼 것
시각·수치는 근사이며 관측 계획엔 공식 자료를 확인하세요. 시뮬레이션은 J2000 평균 궤도요소 기반입니다.