5월 29일 1시 31분, 중국은 시창 위성발사센터에서 창정 3호 B 로켓을 이용해 행성탐사 프로젝트 톈원 2호 탐사선을 성공적으로 발사했다. 로켓은 약 18분간 비행한 후 탐사선을 지구에서 소행성 2016HO3로 향하는 전이 궤도에 진입시켰다. 이후 탐사선의 태양 날개가 정상적으로 펼쳐지고 관련 장치가 순조롭게 잠금 해제되어 발사 임무가 완벽하게 성공했다. 환구시보 기자에 따르면, 이번 탐사 임무는 중국이 처음으로 근지구 소행성에 대한 샘플 채취 및 귀환 임무를 수행하는 것으로, 태양계 기원의 "원시 코드"를 발견할 수 있을 것으로 기대된다.

톈원 2호의 주요 임무 목표는 소행성 2016HO3를 탐사하고 샘플을 채취하여 지구로 귀환한 후, 주 소행성대 혜성 311P에 대한 과학 탐사를 수행하는 것으로, 임무 기간은 약 10년으로 설계되었다. 소행성 2016HO3는 지구의 준위성 중 하나로, 지구와 함께 태양 주위를 공전한다. 2016HO3 소행성은 지구로부터 약 1,800만~4,600만 킬로미터 거리에 있다. 톈원 2호 임무 지상응용시스템 총책임자인 중국과학원 국가천문대 연구원 쑤옌은 환구시보 기자에게 "인류가 2016년 광활한 우주에서 이 '특별한' 소행성을 발견했으며, 이 소행성의 태양 공전 주기는 365.4일로 지구의 365.25일과 거의 완전히 동기화되어 있고 궤도가 매우 안정적이며 지구와 적절한 거리를 유지하고 있어 소행성 2016HO3는 공학적으로 접근 가능성을 가지고 있다"고 설명했다.

주 소행성대 혜성 311P의 궤도는 화성과 목성 사이의 소행성대 내에 위치하며, 지구로부터 약 1억 5천만~5억 킬로미터 거리에 있다. 톈원 2호 임무 부책임자인 중국과학원 국가천문대 연구원 류젠쥔은 환구시보 기자에게 "주 소행성대 혜성 311P는 혜성의 특징과 소행성의 특징을 모두 가지고 있으며, 그 궤도 특성은 주 소행성대 소행성과 유사하지만 혜성 관측 특성도 나타내기 때문에 활성 소행성으로 간주되며 매우 높은 과학적 연구 가치를 지니고 있다"고 설명했다.

이번 임무에서 톈원 2호의 공학적 목표는 약한 중력 천체 표면에서의 샘플 채취, 고정밀 상대 자율 항법 및 제어, 소추력 전이 궤도 설계 등 일련의 핵심 기술을 돌파하는 것이다. 동시에 소행성 기원 및 진화 등 첨단 과학 연구를 위한 탐사 데이터와 귀중한 샘플을 제공할 예정이다.

이번 임무의 과학적 목표는 소행성과 주 소행성대 혜성의 여러 물리적 매개변수를 측정하는 데 초점을 맞추고 있다. 첫째, 소행성과 주 소행성대 혜성의 궤도 매개변수, 자전 매개변수, 형태 크기, 열복사 특성 등 물리적 매개변수를 측정하고 궤도 역학 연구를 수행한다. 둘째, 소행성과 주 소행성대 혜성의 형태, 물질 구성, 내부 구조 및 가능한 분출물 등에 대한 연구를 수행한다. 셋째, 샘플에 대한 실험실 분석 연구를 수행하여 샘플의 물리적 특성, 화학 및 광물 구성, 동위원소 구성 및 구조를 측정하고, 소행성과 태양계 초기 형성 및 진화에 대한 연구를 수행한다.

"태양계의 소천체는 대행성과 천체의 물리적, 화학적 진화 과정을 겪지 않았기 때문에 태양계 형성 초기의 가장 원시적인 물질 성분을 보존하고 있다. 따라서 소행성 2016HO3에 대한 탐사, 샘플 수집 및 실험실 분석은 태양계의 기원과 초기 진화, 그리고 지구의 진화 과정을 밝히는 데 중요한 과학적 근거를 제공할 것이다"라고 류젠쥔은 말했다.

톈원 2호 탐사선에는 중시야각 컬러 카메라, 다중분광 카메라, 가시광선 적외선 영상 분광기, 열복사 분광기, 탐지 레이더, 자기강도계, 대전입자 및 중성입자 분석기, 분출물 분석기 등 8개의 과학 탑재체와 협시야각 항법 센서, 레이저 통합 항법 센서 2개의 공학 및 과학 겸용 탑재체, 그리고 1개의 회전 회절 고분광 카메라가 탑재되어 있다. 이러한 첨단 장비들은 탐사선이 비행 과정에서 소행성과 주 소행성대 혜성을 탐사하고 과학 데이터를 획득하는 데 도움을 줄 것이다.

톈원 2호 임무의 전체 비행 과정은 복잡하고 정교하다. 임무 계획에 따르면 발사 단계, 소행성 전이 단계, 소행성 접근 단계, 소행성 랑데부 단계, 소행성 근거리 탐사 단계, 소행성 샘플 채취 단계, 귀환 대기 단계, 귀환 전이 단계, 재진입 회수 단계, 주 소행성대 혜성 전이 단계, 주 소행성대 혜성 접근 단계, 주 소행성대 혜성 랑데부 단계, 주 소행성대 혜성 근거리 탐사 단계 등 총 13개의 비행 단계로 구성되어 있다.

 

이 중 소행성 탐사는 9개 단계로 구성되며 총 소요 시간은 약 2.5년이다. 발사 단계가 순조롭게 완료된 후, 탐사선은 소행성 전이 단계에 진입하여 심우주 기동, 중간 수정 등의 작업을 수행하며 소행성으로부터 약 3만 킬로미터 거리에 도달할 때까지 진행한다. 이후 순차적으로 소행성 접근 단계, 랑데부 단계, 근거리 탐사 단계에 진입하며, 근거리 탐사 단계에서는 "비행하면서 탐사하고 점진적으로 접근한다"는 원칙에 따라 소행성에 대한 호버링, 능동적 비행 등의 탐사를 수행하고 샘플 채취 구역을 결정한 후 샘플 채취 단계로 진입한다. 샘플 채취 임무를 완료한 후, 탐사선은 귀환 대기 단계와 귀환 전이 단계를 거쳐 지구에 접근하면 귀환 캡슐이 주 탐사선과 분리되어 독자적으로 재진입 회수 단계에 진입하며, 2027년 말에 지구에 착륙하여 회수될 예정이다.

이후 주 탐사선은 계속 비행하여 주 소행성대 혜성 311P로 향해 후속 탐사 임무를 수행할 예정이며, 이 단계의 임무는 수년간 지속될 것으로 예상된다.

이전의 창어 5호와 창어 6호 임무가 중력 환경에서 샘플을 채취한 것과 달리, 이번 톈원 2호 임무는 소행성의 미중력 환경에서 샘플을 채취해야 하며, 소행성 표면 특성이 불확실성으로 가득 차 있어 소행성 2016HO3에 대한 안정적인 부착 탐사 및 샘플 채취는 매우 어려운 과제이다.

이를 위해 톈원 2호 프로젝트 팀은 터치 샘플링, 호버링 샘플링, 부착 샘플링 등 세 가지 샘플링 방식을 설계했다. 중국항천과기그룹의 천춘량은 환구시보 기자와의 인터뷰에서 "목표 천체의 특성이 알려지지 않은 등의 문제에 대응하기 위해 톈원 2호 탐사선은 '비행하면서 탐사하고 결정하는' 전략을 채택할 것"이라며, "목표 천체로부터 약 2,000km 거리에서 시작하여 기본적으로 자율적으로 목표 천체를 정확하게 포착하고, 점진적으로 접근하며, 과학 탐사와 샘플 수집을 수행할 것"이라고 설명했다.

이번 톈원 2호 발사 임무의 완벽한 성공은 후속 탐사 임무에도 좋은 출발을 알렸다. 환구시보 기자에 따르면, 이번 임무는 창정 3호 B 로켓이 처음으로 지구 탈출 궤도 발사 임무를 수행한 것이다. 이전에 지구궤도 범위 내 탑재체를 발사하는 임무에서 창정 3호 B 로켓의 분리 속도는 초속 7.9km인 제1 우주 속도에 도달하면 충분했다. 그러나 이번 임무에서는 톈원 2호 탐사선이 창정 3호 B 로켓과 분리될 때 속도가 초속 11.2km인 제2 우주 속도를 초과해야만 톈원 2호 탐사선이 지구 중력에서 벗어나 지구 탈출 궤도에 진입할 수 있다. 뿐만아니라 이번 발사 임무는 로켓의 궤도 진입 정밀도에 대한 요구사항이 매우 높다. 창정 3호 B 로켓이 초속 11.2km에 도달하는 동시에 속도 오차가 1m를 초과해서는 안 되며, 그렇지 않으면 "톈원 2호" 탐사선과 목표 행성 간에 백만 킬로미터 급의 차이가 발생할 수 있다.

이를 위해 연구 개발팀은 반복 유도 기술을 사용하는 기초 위에 최종 속도 보정 기술도 적용하여 탐사선과 로켓이 분리되기 전에 로켓의 속도, 자세 등을 실시간으로 조정함으로써 궤도 진입 정밀도 요구사항을 충족시킬 수 있도록 했다.

행성탐사 프로젝트 톈원 2호 임무 지휘부 총지휘관이자 국가항천국 국장인 산중더는 "톈원 2호 임무는 실행 기간이 길고 위험과 난이도가 높지만, 공정 전선이 어려움을 극복하고 협력하여 공동 연구함으로써 발사 임무의 완벽한 성공을 보장했다"며 "톈원 2호가 계획대로 각종 탐사 임무를 완수하고, 더 많은 독창적인 과학적 성과를 거두어 더 많은 우주의 비밀을 밝히고 인류의 인식을 증진시키기를 기대한다"고 말했다.

(환구시보-환구넷 보도 기자:  판웨이, 덩샤오츠)

[원제]   톈원 2호 발사 성공! 중국의 첫 소행성 샘플 귀환 임무 공식 출범

출처: 환구시보-환구넷 
2025-05/29 
(원문보기) https://china.huanqiu.com/article/4Ms2ROyxygK

[울산함성 무료구독 신청]  https://t.me/+ji13hLs-vL83ZTBl