새로운 NASA DART 데이터는 행성 방어 전략으로서 소행성 편향의 실행 가능성 을 증명합니다.

NASA의 DART(Double Asteroid Redirection Test)는 행성 방어 기술로 의도적으로 소행성과 충돌하고 편향시키기 위해 우주선을 발사하려는 지구 최초의 시도였습니다. 2022년 9월 26일 DART 우주선은 Didymos라는 더 큰 소행성을 공전하는 Dimorphos라는 작은 소행성 위성과 충돌했습니다. 두 소행성 모두 지구에 위협이 되지는 않았지만 언젠가 지구에 접근하여 위험에 빠뜨릴 수 있는 유사한 천체를 나타냈습니다.

저널에 게재된 4개의 논문에서 자연 2023년 3월 1일, 메릴랜드 대학의 천문학자를 포함하는 DART 팀은 DART의 성공적인 영향, 충돌 이면의 가능한 물리학, 소행성에서 방출된 파편의 관찰 및 Dimorphos의 궤도 변화 계산에 대해 자세히 설명했습니다. 이번 연구 결과는 행성 방어 수단으로 소행성과 같은 지구 근처 물체를 방향 전환하는 가능성을 확인했습니다.

UMD의 천문학 교수이자 DART 조사 실무 그룹 책임자인 데릭 리처드슨(Derek Richardson)은 “우리는 아직 허리케인이나 지진을 멈출 수 없지만 궁극적으로 충분한 시간, 경고 및 자원으로 소행성 충돌을 막을 수 있다는 것을 배웠다”고 말했다. “충분한 시간이 있다면 소행성 궤도의 비교적 작은 변화로 인해 지구를 놓치게 되어 지구에서 대규모 파괴가 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.”

예상보다 성공적인 DART 임무

Richardson과 그의 UMD 천문학과 동료인 Jessica Sunshine 교수와 수석 연구 과학자인 Tony Farnham은 소행성을 지구로 향하는 경로에서 빗나가게 하는 DART 임무의 효과를 연구하는 데 중요한 역할을 했습니다.

Farnham은 이벤트 관찰을 정확하게 해석하는 데 필요한 기하학적 조건과 치수를 계산하는 데 중요한 역할을 했습니다. Farnham은 우주선 엔지니어와 Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical Navigation(DRACO)의 데이터를 사용하여 DART 우주선이 Dimorphos에 접근할 때 무엇을 보고 있는지 확인하는 데 도움을 주었습니다.

Farnham은 “우주선의 관측을 처리할 때 우주선이 소행성, 태양 및 지구와 관련하여 우주의 어느 위치에 있는지, 그리고 주어진 시간에 어디를 향하고 있는지 이해해야 합니다.”라고 설명했습니다. “이 정보를 통해 우리는 추측을 하고 작업을 평가할 수 있는 컨텍스트를 갖게 됩니다.”

Farnham의 작업 덕분에 DART 팀은 충돌의 일반적인 타임라인, 충돌 지점의 위치와 특성, Dimorphos의 크기와 모양에 대한 중요한 정보를 얻었습니다. 연구팀은 놀랍게도 작은 소행성이 이론적 예측에서 예상되는 더 길쭉한 모양이 아니라 편구 회전 타원체 또는 약간 찌그러진 구와 같은 몸체라는 것을 발견했습니다.

“Didymos와 Dimorphos는 우리가 예상했던 것보다 모양이 더 물렁합니다. 땅콩 버터 M&M과 비슷하고 땅콩 M&M과는 덜 비슷합니다.”라고 Sunshine은 말했습니다. “이 모양은 또한 그러한 소행성이 어떻게 형성되는지에 대한 우리의 선입견 중 일부에 도전하고 DART 뒤에 있는 물리학을 복잡하게 합니다.

Dimorphos의 불규칙한 모양 외에도 과학자들은 소행성의 표면이 눈에 띄게 바위 같고 고르지 않다는 것을 발견했습니다. 이 지형 특성은 분화구 형성, 분출물의 양과 물리적 특성, DART와 같은 충돌의 추진력에 영향을 미쳤을 가능성이 높습니다.

이전에 UMD 주도의 NASA 딥 임팩트 미션의 부책임자 조사관을 역임한 Sunshine은 이러한 서로 다른 질감의 특성이 서로 다른 충돌 결과로 이어지는 것을 관찰했습니다. 이는 DART 우주선이 Dimorphos를 원래 궤도에서 얼마나 성공적으로 방향을 전환했는지 평가하는 데 중요합니다.

“딥 임팩트 임무는 표면이 작고 대부분 균일한 알갱이로 구성된 혜성과 충돌했습니다.” 선샤인이 설명했습니다. “Deep Impact는 DART가 암석 지형에 충돌한 후 보이는 필라멘트 구조보다 더 균일한 잔해 팬을 생성했습니다. 결과적으로 DART로 인한 분출물의 움직임은 DART 임무의 성공에 중대한 영향을 미쳤습니다.”

충격 파편으로 인한 추가 푸시로 Dimorphos의 궤도가 단축되었습니다.

DART 우주선은 Dimorphos와의 충돌에서 추진력을 제공하는 유일한 공급자가 아니었습니다. 우주선이 작은 소행성 달에 부딪쳤을 때 파편의 격렬한 분출로 인해 추가 밀림이 발생했습니다.

DART 우주선과 Dimorphos 사이에 전달되는 운동량을 계산하고 확인하는 데 도움을 준 Richardson은 “충돌로 인해 파편이 너무 많이 튀어나와 Dimorphos가 DART 우주선에 충돌했을 때보다 약 3.5배 더 효과적으로 밀려났습니다.”라고 설명했습니다.

소행성 분출물의 방향을 계산한 Farnham에 따르면, 소행성의 궤도가 팀의 보다 보수적인 예상보다 더 많이 변경되었음을 측정했을 때 이 발견이 확인되었습니다. 궤도 주기의 차이, 즉 천체가 다른 물체 주위를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간의 차이는 Didymos 주위의 Dimorphos 궤도가 변경되었음을 나타냅니다.

Farnham은 “충돌 전, 우리는 충돌로 인해 Dimorphos의 궤도가 약 10분 정도 단축될 것으로 예상했습니다.”라고 Farnham은 말했습니다. 30분 조금 넘게. 즉, 방출된 물질은 달을 원래 궤도에서 훨씬 더 멀리 밀어내는 제트 역할을 했습니다.”

헤라 미션에 이어

DART 임무는 소행성과 같은 지구 근처의 물체에 대한 적절한 행성 방어 전략을 개발하기 위한 주요 첫 단계를 나타냅니다.

DART 팀은 2024년 10월에 발사되는 다가오는 European Space Agency Hera 미션이 DART 영향 사이트에 대한 더 많은 정보를 밝힐 것으로 예상합니다. 2026-27년까지 Hera 우주선은 Dimorphos와 Didymos를 포함하는 쌍성 소행성계를 다시 방문하고 처음으로 두 소행성의 내부 속성을 평가하여 DART 충돌이 시스템에 미치는 영향과 태양계 뒤의 지구 물리학에 대한 보다 자세한 분석을 제공합니다. 형성.

Sunshine은 “우리는 아직 외부만 보았기 때문에 Dimorphos와 Didymos에 대해 많이 알지 못합니다.”라고 말했습니다. “그들의 내부 구조는 어떻습니까? 둘 사이에 다공성의 차이가 있습니까? 그것들은 우리의 편향이 얼마나 효과적인지 그리고 소행성과 같은 천체가 어떻게 형성되고 진화하는지 실제로 보기 위해 대답해야 하는 질문 유형입니다.”

Hera 임무가 아직 건설 단계에 있는 동안 DART와 Deep Impact와 같은 전임자의 연구는 여전히 인간이 접근하는 소행성과 혜성으로부터 지구를 방어할 수 있는 추가 방법을 개발할 수 있는 방법에 대한 풍부한 정보를 제공합니다. 고인이 된 유명 천문학 교수 Mike A’Hearn이 이끄는 운동학적 충격 테스트 이니셔티브와 행성 방어 연구의 유산 덕분에 UMD 천문학자들은 행성 규모 충격 실험을 평가하고 발전시킬 수 있는 고유한 장비를 갖추고 있습니다. Richardson, Sunshine, Farnham 및 그들의 동료들은 소행성 위협 완화의 새로운 방법을 개척하는 데 계속 도움을 줌으로써 DART로 이끈 작업을 기리기를 희망합니다.

Farnham은 “이 논문들은 출판될 DART 임무에 대한 첫 번째 결과일 뿐입니다.”라고 말했습니다. “그러나 더 흥미로운 현상을 밝히면서 행성 방어에 미치는 영향과 영향에 대한 우리의 이해를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수십 개의 연구가 현재 진행 중입니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/03/230301120854.htm