Hayabusa2, 고속 근접비행 중 소행성 Torifune에 레이저 발사

2026년 7월 5일 일본 표준시 약 18시 30분, JAXA의 Hayabusa2 우주선이 소행성 Torifune을 근접비행했습니다. 이는 소행성 Ryugu로의 원래 여정과 2020년 12월 지구로의 샘플 귀환을 마친 이 탐사선의 Extended Mission의 첫 번째 목표물입니다. 지상 관제팀은 조우 직후 우주선이 정상적으로 작동하고 있음을 확인했습니다. JAXA는 가시광선을 촬영하는 카메라와 열을 측정하는 카메라, 두 개의 탑재 카메라로 찍은 Torifune의 이미지를 공개했으며, 이 근접비행 시각은 아직 잠정적인 추정치라는 설명도 함께 밝혔습니다.

같은 근접비행 동안, 이번 임무는 Universe Today의 보도에 따르면 소행성을 대상으로 수행된 최초의 성공적인 레이저 거리측정(laser ranging) 실험을 달성했습니다. 우주선의 레이저 장비는 최근접 접근 직전 마지막 몇 초 동안 두 차례 발사되어, Torifune 표면에서 빛을 반사시켜 둘 사이의 거리를 측정했습니다. JAXA는 자사 장비들이 수집한 데이터 중 일부만이 현재까지 지구에 도달했으며, 나머지는 이후의 운영 과정에서 전송될 예정이라고 밝혔습니다.

이 임무를 담당한 장비는 LIDAR(Light Detection and Ranging)라고 불리며, 레이저 광 펄스를 표면에 발사한 뒤 반사된 빛이 되돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하는 방식으로 작동합니다. 이 이동 시간을 빛의 속도와 결합하면 정밀한 거리를 얻을 수 있습니다. Universe Today에 따르면, 레이저는 일본 시각 오후 6시 29분, 56.5초와 57.5초 지점에서, Torifune으로부터 각각 약 20킬로미터와 15킬로미터 떨어진 거리에서, 우주선이 소행성을 지나기 3~4초 전에 발사되었습니다.

작은 목표물을 명중시키는 것 자체가 어려운 일이었습니다. Hayabusa2는 초당 5.3킬로미터, 즉 시속 18,000킬로미터가 넘는 속도로 이동하고 있었고, 동시에 레이저를 정밀하게 조준해야 했으며 실제 반사광 대신 배경의 미광을 포착하지 않도록 장비의 다른 설정값들도 세밀하게 조정해야 했습니다. Universe Today에 따르면, 좁게 집중된 레이저 빔은 매번 Torifune 표면의 작은 부분만을 타격했으며, 두 차례의 펄스에서 각각 약 30미터와 23미터 크기의 영역에 맞았습니다. 임무팀은 현재 레이저가 실제로 소행성 표면의 정확히 어느 지점에 도달했는지를 규명하는 작업을 진행하고 있습니다.

JAXA는 관측이 레이저 장비에만 한정되지 않았다고 밝혔습니다. 최근접 접근 약 한 시간 전부터, 우주선은 표면 물질에서 물이나 수산화물(hydroxyl) 기의 흔적을 찾는 근적외선 분광기와, 표면 온도와 거칠기를 측정하는 열적외선 카메라도 함께 사용했습니다. 이 모든 장비는 Hayabusa2가 Torifune을 지나는 순간까지 계속 관측을 이어갔지만, 우주선이 소행성을 지나친 이후에는 관측을 계속할 수 없었습니다.

이 장비를 개발하는 데 참여한 일본 국립천문대(National Astronomical Observatory of Japan)에 따르면, 이 레이저 고도계(laser altimeter)는 원래 우주선 자체와 소행성 사이의 거리를 지속적으로 측정하여 항법을 돕는, 더 기본적인 임무를 위해 제작되었습니다. 하지만 같은 측정값이 과학적 목적으로도 활용될 수 있습니다. 우주선이 소행성을 향해 자유낙하할 때 그 소행성의 중력에 따라 가속되기 때문에, 이 낙하 과정을 정밀하게 추적하면 소행성의 질량을 알아낼 수 있습니다. 그리고 레이저와 카메라 데이터로 만든 형태 모델과 결합하면, 이 질량 추정치를 이용해 소행성의 밀도와 내부가 얼마나 다공성인지, 즉 빈 공간이 얼마나 많은지를 추정할 수 있습니다.

Universe Today는 레이저 거리측정이 우주선 이미지에 크기 감각도 더해준다고 지적합니다. 이미지만으로는 물체의 크기나 거리에 대한 내재적인 기준이 없기 때문입니다. 시간에 걸쳐 여러 차례 이루어진 거리측정 값을 우주선 자체 위치에 대한 추적 데이터와 결합하면, 소행성의 궤적을 더 정확하게 파악할 수 있습니다. 같은 보도는 이것이 행성 방어(planetary defense)에도 함의를 갖는다고 언급합니다. 더 정확한 궤도 예측은 과학자들이 어떤 소행성이 향후 충돌 위험을 가질 수 있는지 판단하는 데 도움을 주기 때문입니다. 이번 성공적인 시험은 또한 이런 종류의 측정이 대상 근처에 장기간 머무를 필요 없이, 우주선이 짧은 근접비행 동안 고속으로 이동하는 중에도 수집될 수 있음을 보여줍니다.

이번 근접비행에서 얻은 데이터 중 상당수는 아직 지구에 도달하지 않았습니다. JAXA는 Hayabusa2의 과학 장비들이 수집한 정보 중 일부만이 지금까지 전송되었으며, 나머지는 향후 통신 세션을 통해 전송될 예정이라고 밝혔습니다. 근접비행과 레이저 펄스의 정확한 시점 역시 최종 수치가 아니라 여전히 잠정적인 추정치로 설명되고 있습니다.

Universe Today에 따르면, 임무팀은 각 레이저 펄스가 Torifune 표면의 정확히 어디에 도달했는지를 아직 규명하는 중이며, 이 세부사항은 소행성의 형태와 구성에 대해 과학자들이 내릴 수 있는 결론을 더 정교하게 만들어줄 것입니다. LIDAR 장비의 더 넓은 과학적 목표들, 즉 소행성의 밀도, 다공성, 표면 반사율, 그리고 표면 바로 위에 떠 있을 수 있는 먼지 입자의 존재 가능성에 대한 추정은 일본 국립천문대가 확정된 결과가 아니라 기대되는 결과로서 제시한 것이며, 수집된 데이터의 추가 분석에 달려 있습니다.