우리 지구 주변은 사실 몇몇 위성과 행성을 제외하면 텅 빈공간으로 보입니다. 사실 우주의 크기를 생각하면 이는 거의 맞는 말이기도 합니다. 하지만 지구 주위는 생각보다 훨씬 핫 플레이스한 장소입니다. 우리 지구는 태어났을 때부터 수십억 년 동안 엄청난 수의 물체에 충돌을 받았습니다. 큰 충돌설에 따르면 지구는 탄생한지 5천만 년 즈음에 테이아라는 화성급 물체와 충돌하였고 지구는 그야말로 박살이 날 뻔 했으나 겨우 살아남아 달을 탄생시켰습니다. 우리 지구 주변 즉 화성과 목성 사이에 소행성대보다 가까운 곳에 수많은 운석, 혜성등 여러 물체들이 각자의 궤도를 가지고 움직이고 있습니다. 조약돌 수준에 수 cm급에서 수에서 수십 킬로미터 선까지 다양하죠. 우리는 이런 물체 중 자신에서부터 태양까지 거리가 지구와 태양으로부터 평균 거리인 1 AU 보다 1.3 배 안에 들어오는 물체를 우리는 근지구천제 즉 Near Earth Object 라고 합니다. 보통 소행성류는 0.983AU에서 1.3AU 사이에 위치하고 있습니다.
물론 이들이 모두 지구로 깔삼하게 슛하는 것은 아닙니다. 대부분은 각자의 궤도에 따라 이동하며 대부분 물체는 우리랑 관계는 거의 없습니다. 하지만 이들이 충돌할 경우에는 단 수십 미터 크기로도 엄청난 피해를 줄 수 있습니다. 가장 간단한 예를 몇 개 들어봅시다.
가장 유명한 유성 폭발 사례인 퉁구스카 대폭발 같은 경우에는 직경 27~50M 사이에 물체가 8Km 상공에서 폭발했습니다. 약 15~20MT 급 폭발을 일으킨 이 사건은 시베리아 중심부에 터졌기에 그 어떠한 인명피해도 보고된 바 없지만 만약의 인구 밀집지에 일어났을 경우 대도시 하나는 깔끔하게 증발했을 것입니다.
2014년 러시아 첼랴빈스크 운석우 사건도 비슷합니다. 다행히 사망자는 없이 부상자가 1000여 명 나왔지만, 고작 지름 17m 물체가 29.8Km 상공에서 터졌지만 500 Kt급 폭발력이 발생했습니다.
크기가 커지고 폭파 고도가 낮아지면 피해는 더더욱 기하급수적입니다. 지름 30m급이 1km 상공에서 터지면 반경 5Km는 깔끔하게 소각되며 수백m급이면 한반도급 나라는 나라 자체가 박살이 납니다. km급 단위로 올라가면 더더욱 치명적입니다. 1.5km급이면 유럽 면적이 초토화되며 3km급이면 전 지구적인 영향을 미치게 됩니다. 10km 넘어서게 되면 인류 문명 존립 자체를 걱정해야 합니다. 전체 생물군의 50%는 확실하게 멸종 범위에 오르게 됩니다. 이 사례가 지구에도 한차례 있었는데 바로 K-Pg 멸종이죠.
10km급 운석의 충돌로 당시 공룡을 포함하여 생물의 75%가 멸종했습니다.
단지 수십m급으로도 충분한 피해를 줄 수 있는 이런 물체의 접근은 과연 우리는 그저 기도만 올리며 바라만 봐야 해야 할까요. 사실 수십 년 전만 해도 사실이었으나 지금은 조금다릅니다.
1975년 아서 C 클라크는 그의 소설 라마와의 랑데뷰에서 치명적인 소행성 충돌로부터 미리 경고하는 조기경보 시스템을 스페이스 가드(Spaceguard)라고 불렸습니다. 그 이후에도 망원경으로 지구 주변에 물체들은 몇몇 발견됬지만 사실 2000년 말이 돼서도 겨우 1000여 개 물체만 발견되는 수준이었습니다. 하지만 1992년 미국 의회는 스페이스 가드 사전 조사를 진행하여 '스페이스가드 조사 보고서'를 통해 10년 이내에 지름 1Km 이상 지구와 가까운 소행성 90% 넘게 찾으라는 일명 스페이스 가드 목표를 세우고 NASA에 프로그램 기획지시 및 예산을 배정했습니다. 1993, 1998년 2차례 청문회가 열렸고 조사 지시 및 추가 예산 배정을 승인했습니다. 1998년부터 NASA는 NEO 프로그램을 공식적으로 조직하여 구체적인 탐사를 시작했습니다.
1994년, 프로젝트에 관심을 불러일으킨 사건이 발생합니다. 1994년 슈메이커-레비9 혜성은 마하 60의 속도로 목성과 충돌했습니다. 이 혜성의 조각 중 하나는 목성의 12,000Km 규모의 선명한 흔적을 남겼고 600만 메가톤의 충격을 목성에 줬습니다. 이 사건 이후 소행성이나 혜성의 충돌을 그저 망상이라고 치부하면서 낄낄 되던 사람도 입을 다물며 관련 소행성 탐지 프로그램 예산도 대폭 증액됐습니다. 덕분에 1995년 국제 천문 연맹은 스페이스 가드 조사라는 워크숍을 열었고 이곳에서는 단순히 NASA에서 진행하는 프로그램을 넘어 전 세계가 참가하는 스페이스 가드 재단으로 확대됬습니다. 미국을 넘어 세계에 각 국가에 스페이스 가드 조직이나 단체들이 생겼고 이들은 협력을 통해 프로그램 진행도를 대폭 끌어 올렸습니다. 이런 국제적인 노력은 계속되 국제천문연맹과 하버드 스미소니언 천체물리연구소 산하 소행성센터(MPC)가 공식적으로 개설되어 NASA 지원하에 세계 각국의 발견되는 근 지구 천체자료를 공유하는 국제 허브 역할을 수행 중 입니다. UN의 평화적 우주 이용 위원회 산하에 국제소행성경보네트워크(IAWN)는 2014년 1월 첫 회의를 소집했으며 NEO의 물리적 특성규명은 물론 충돌이 예상되는 경우 관련 정보 수집, 분석 전파하는 역할을 맡고 있습니다.
1998년. 소행성 충돌을 소재로 한 영화 2편 딥 임팩트와 아마겟돈이 극장에 걸리면서 이에 관련된 프로그램에 관심도 대중적으로 엄청나게 증가했습니다. 이때 기점으로 매년 발견되는 물체 개수도 급격히 증가하였고 10년을 조금 넘어서 1992년 미국 의회가 주었던 과제를 달성하였습니다. 나사는 2009년 말 광역 적외선 우주 망원경 (WISE 이후 NEOWISE)를 발사했고 의회에 승인을 받아 2013년 말부터 NEO 전용 연구 장비로 전환했습니다. 이곳에서 나오는 정보에 따라 현재 우리는 지구 근처에 있는 1KM 이상 우주 물체는 95% 이상 파악하고 있는 상태입니다. 애리주나주 레몬산의 CSS 1.5m 망원경과 비글로우산의 0.6m 스마트 망원경도 NEO 탐지에 동원중입니다. 호주 사이딩 스프링 천문대는 남반구 하늘을 탐사 중입니다. NASA 심우주통신망(DSN)의 일부인 캘리포니아주 골드스톤 심우주통신시설의 레이더 역시 NEO에 영상관측을 통한 상세지도 및 정밀 궤도 측정에 사용 중입니다. 캐나다우주국도 2013년 12월 25일 NEOSsat를 발사하여 태양에 가까운 구역에 소행성을 집중 탐사를 시작했습니다. 목표도 상향 조정됐습니다. 우리는 이제 2020년까지 지름 140M 이상의 NEO 90% 이상 파악하는 게 우리의 큰 목표입니다.
스페이스 가드 프로그램이 운영중인 기간동안 2002 동지중해, 2003년 러시아 비팀, 2014년 첼랴빈스크 사건에서 사전 탐지에 실패했지만 2008년 10월 3일 2008TC3의 경우 1.5m 직경의 CSS 망원경의 사전 포착되어 다음날 지구의 충돌할때 까지 실시간 추적에 성공했습니다. 2014년 첼랴빈스크 사건처럼 지름 10m 물체라도 인구 밀집지에 충돌할 경우 엄청난 피해를 줄 수 있다는 게 파악되었고 현재 스페이스 가드 프로그램이 지름 수백 미터 이상 즉 국가적 혹은 인류 전체의 영향을 줄 수 있는 물체 사전 탐지에 치우쳐있다는 문제점을 수정하기 위해서 NASA 근지구천제 관측 프로그램 후원하에 하와이 대학에서 소행성 지상 충돌 최종 경고 시스템(ATLAS) 시스템 구축에 힘을 쏟았고 5백만 달러 이상의 예산 지원에 추가로 설계, 건설, 소프트웨어 개발에 3백5십만 달러 추가로 완공후 수년 동안 운영비를 지원하여 2015년 말부터 가동에 들어갔습니다. 덕분에 우리는 하와이에 있는 소형 망원경 8개와 자동화 프로그램 도움으로 직경 45M 부터 120M 물체에 대해서 최대 3주 전부터 1일까지 단기간에 자동적으로 경고 및 피난 계획, 피해 최소화 조치를 받을 수 있게 되었습니다. 이 프로그램은 장기적으로 10m급 소형 물체에서도 작동하도록 확대될 계획입니다.
2013년 기준 PHO
이렇게 발견된 NEO 중 0.05AU 이내에 직경 100~150M 이상에 절대등급 22.0 이하 물체는 특별히 지구위협천체(PHO)라고 표현하며 특별히 관리 중입니다. 2017년 기준 총 1758여 개가 등록되어 있으며 이중 160여 개는 직경이 1Km 이상으로 파악 중입니다. 이들 물체는 충돌할 경우 인류 역사상 유례없는 대규모 파괴를 일으킬 가능성이 있으며 통계학적으로 10,000여년에 한번꼴로 발생중입니다. 그리고 통계학적으로 우리는 전체 PHO중 약 30% 정도 발견한 것으로 추정 중입니다. 이들은 센트리 자동화 충돌 감시 프로그램을 통해 지속해서 스캔 되며 100년 이내에 충돌 확률을 지속적으로 측정중입니다. 부정적인 결과가 도출되면 즉각 보고되지만, 정보가 부족할 경우 오류가 심하기 때문에 지속적해서 추가 데이터를 입력중입니다. 덕분에 초기에는 충돌 위협을 보내다가 나중에 제거되는 리스트도 많습니다. 현재 (29075) 1950 DA, 99942 Apophis, 101955 Bennu, 2009 FD, 1994 WR12, 그리고 2010 RF12 등이 주목할 만 하고 최소 24개가 넘는 물체가 100년 이내에 충돌 확률이 백만분의 일이 넘습니다.
자 2017년 현재를 봅시다.
2017년 1월 현재 우리는 근지구천체 15,000여개 이상 파악하고 있습니다. 대부분은 근지구소행성(NEA)이지만 100여개는 근지구혜성(NEC)입니다. 1975년 스페이스 가드를 처음 이야기했을때 우리가 알고 있는 물체는 40개도 안 됐습니다. 2000년 즈음에는 연간 500여 개도 안되는 물체가 새롭게 목록에 추가되고 있었으나 2016년에는 연간 1,900여 개로 증가했습니다. 그리고 연간 10만 개로 늘리는 게 목표입니다.
우리는 단 10여 년 전과 비교해도 훨씬 더 외부로 오는 손님으로 피해를 입을 확률이 줄어들었습니다. 현재 소행성이 발견되면 최소 100여 차례 이상 미래 충돌 가능성을 평가하고 있으며 우리는 사전에 발견되는 전제하에 구체적인 궤도와 충돌 확률, 시간을 수십 년 전에 파악이 가능합니다. 여전히 소형 물체에 대한 위협이 존재하지만 우리는 훨씬 안전한 삶을 살고 있는 것입니다. 미래로 가면 더더욱 긍정적입니다. NASA 제트추진연구소 프로젝트인 NEOCam은 어두운 소행성 검출을 목표로 2개의 열적외선 파장을 채택한 0.5m 우주망원경으로 4년간 140m 보다 큰 neo 3분의 2 검출을 맡을 예정으로 2020년 발사해 2021년 가동할 예정입니다. 칠레에는 8.4M 규모에 LSST 건설이 2014년 10월부터 시작되어 2922년 1월 정상운영에 착수합니다. 민간 재단인 B612역시 2019년 발사를 목표로 센티넬 우주망원경 프로그램을 추진 중입니다. 적외선 영역에서 140M급 NEO 90% 탐지 및 지도화를 할 예정입니다.
근지구천체를 이렇게 파악하는 이유는 간단합니다. 근지구천체의 위협은 크게 두 가지로 분류되며 미리 파악되어 궤도가 파악된 물체는 오차범위 이내로 우리가 궤도를 파악할 수 있으며 충돌할 경우 충돌지점, 시간을 파악할 수 있습니다. 하지만 밝혀지지 않은 물체는 오직 통계학적 방법으로 추측하는 수준에 불과합니다. 우리는 NEO를 지속해서 탐사하여 이런 두 번째 경우를 첫 번째 경우로 전환하는 게 최종적인 목표라고 말할 수 있습니다.
우리는 이렇게 분류된 NEO 중 지구와 충돌이 확실시되는 물체에 대한 재난 대책 및 피해 최소화를 위해 모든 수단과 방법을 달성하는 것이 또 다른 목표입니다. 만약의 Km 급 물체가 충돌하여 우리가 허용할 수 있는 허용기준을 확실하게 넘는 사건 발생이 예상된다 하더라도 모든 수단과 방법을 동원해 허용기준 안으로 줄이기 위한 모든 절차적 대책을 수립할 것입니다. 가장 간단한 예는 미르 폐기 사건입니다. 실질적으로 충돌 가능성은 적다고 판단됐으나 2001년 3월 23일, 낙하 직전 위성체가 통과하는 궤도 상에 있거나, 또는 인접한 일본, 한국, 피지, 호주, 뉴질랜드 등 해당 국가에서는 가능한 모든 비상수단을 동원했습니다. 한국에서는 2월 초, 과학기술부가 관련 연구소 및 관계자들을 위촉, 미르폐기 대책반을 구성했으며, 3차례의 회의를 거쳐 미르호의 지구 대기권 진입 이전과 이후의 상황에 대한 제반 대책을 수립했습니다.
미르폐기 대책반에는 과학기술부, 한국천문연구원, 한국항공우주연구원, 연세대학교, 행정자치부, 해양수산부, 건설교통부, 국정홍보처 등이 참여했으며, 합동참모본부 미르 대책 상황실과 긴밀한 협조를 유지, 만약의 사태에 대비했습니다. 한국천문연구원은 연세대 위성궤도공학연구실과 함께 북미우주항공사령부 발표 궤도계산 자료를 바탕으로 예상 정밀궤도를 계산하는 한편, 관측장비를 활용, 동영상 관측에 성공했습니다. 또한 행정자치부와 해양수산부에서는 각각 국가비상 사전대비계획 수립과 폐기 예정지역에 대한 선박 통제 등의 조치를 마련했으며, 국정홍보처는 비상 시 방송 속보를 통한 신속한 대응책을 준비했습니다. NEO 충돌에 경우에도 동일 합니다. 우리는 충돌이 미리 예상된다면 모든 절차적 단계를 걸쳐 대책을 수립할 것입니다.
2017년 9월 28일 지구와 근접할 2016TX68. 21~51m급. 충돌 가능성은 다행이 없습니다. 2016년 3월 7일 인공위성보다 가까이 지구를 지나쳐 갔습니다.
28개 조각으로 나눠지는 332P 혜성.
아니면 특이한 방법이 사용될 가능성이 있습니다. 2012년 UN의 지원하에 소행성 움직이기 대회가 열렸고 2012년 1회 우승자가 MIT 대학생 백승욱씨입니다. 그는 그저 물체에 백색 페인트를 골고루 뿌리는 걸로 충분하다고 했죠. 백색 페인트는 태양광을 모조리 반사할 것이며 마찰이 없는 우주에서는 반사된 태양광의 반작용으로 궤도가 변경할 것이라고 예측했죠. 단순히 핵무기와 달리 여러 창의적인 아이디어가 도입될 가능성도 클 수 있습니다.
NEO 충돌을 다른 애니메이션 '너의 이름은.' 극중 티아마트 혜성이 중요 요소로 등장합니다. 혜성은 최소 수백 미터급이고 달과 지구 거리보다 가까이 들어가는데 현재 현대 우주관측중 지구로 최근거리로 접근한 혜성이 1770년에 관측됀 렉셀 혜성(220만Km)입니다. 달과 지구보다도 가까울 정도면 놀라운 볼거리겠지만 아마 상당한 관심과 분석작업에 들어갈 겁니다.
티아마트는 수메르 신화에서 마루드쿠에 의해 죽고 몸이 두쪽으로 쪼개져 세상을 창조하게 됩니다. 이름때문인지 티아마트 혜성도 수십여개로 쪼개지고 인구 밀집지대에 충돌해 비극적인 결과를 초래하죠.
결론적으로 이야기하면 현재 우리는 수십 년 전과 달리 더이상 NEO 위협에 맞고만 살 가능성은 많이 적어졌습니다. 관측 프로그에 따라 우리는 최장 수십에서 수백 년 전부터 대책을 세울 수 있고 최적의 대책을 구상할 수 있습니다. 하지만 여전히 지름 수십m급 물체는 마을이나 도시를 박살 낼 수 있으며 통계적으로 우리는 이 정도 크기에 물체에 대해 아는 것보다 모르는 게 더 많습니다. 우리가 지속해서 NEO 파악에 신경을 쓰면서 관리해야하는 이유입니다.
