[과학핫이슈]화성탐사, 더 멀리까지 더 길게

미 항공우주국(NASA)의 화성 표면 탐사 과정에서 향후 화성 내 지속적인 탐사를 위한 초석 마련이 이뤄지고 있다.

지난 2월 18일 화성에 착륙한 로버 '퍼서비어런스(인내)'는 화성 내 생명체의 존재를 찾아내는 것이 주된 목적이지만, 이밖에 다른 임무도 함께 진행 중이다. 앞으로 화성 안에서 지금보다 멀리, 더욱 길게 탐사를 진행하기 위한 준비단계 연구가 이뤄지고 있다.

이와 관련해 지난 19일 화성에서 인류 역사에 길이 남을 성공을 거뒀다. 퍼서비어런스에 실린 소형 헬리콥터 '인저뉴어티'가 화성에서의 비행에 성공했다. 특히 주목받는 이유는 화성의 대기 환경에서 찾을 수 있다. 위로 떠오르는 '양력'을 얻기가 매우 힘들기 때문이다.

인저뉴어티. 출처=NASA

화성의 중력은 지구 대비 40%가 채 되지 않는다. 이 때문에 대기를 잡아두기 어렵다. 화성 대기 밀도는 지구의 160분의 1에 불과하다. 지구로 치면 30㎞에 해당하는 고고도 환경이다. 공기를 밀어낼 수 없으니 일반적인 비행체는 날 수 없다.

인저뉴어티는 이 어려운 일을 해냈다. 1분에 약 2400회 회전하는 로터, 2개의 날개를 사용한 결과다. 1.8㎏ 적은 무게도 큰 역할을 했다.

비록 3m 높이, 30초 간 비행이었다. 언뜻 미약하게 보일 수 있지만, 의미가 크다. 지구 밖 행성에서 로켓 외 비행물체가 성공한 첫 비행이었다. 이 때문에 인저뉴어티가 떠오른 장소가 '라이트 형제 필드'로 이름 붙여지기도 했다.

이번 성공은 향후 화성 탐사에 속도를 더하게 되는 기반이 된다. 그동안 행성 표면을 돌아다니며 탐사하는 '로버'는 한계가 명확하다. 아무리 부지런히 움직여도 수 ㎞이상 탐사가 어렵다. 지형지물의 제약 탓에 섣부르게 움직이기 어렵다. 천문학적인 예산이 들어가는 마당에, 작동 정지 위험을 감수하면서 로버를 험하게 굴릴 수는 없다. 반면에 비행체는 지형지물의 제약에서 자유롭다. 기술이 더욱 발전된다면 위험 부담 없이 화성 탐사거리를 획기적으로 늘릴 수 있다.

화성에서 산소 생산에 성공한 목시 장치. 출처=NASA/JPL-Caltech

뒤이어 화성 대기의 이산화탄소(CO₂)를 산소로 바꾸는 실험도 이뤄졌다. 퍼서비어런스에 실린 실험장비 목시(MOXIE:Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment)는 1시간 동안 5.4g 산소를 생산해냈다. 이는 1명이 10분가량 호흡할 수 있는 양이다. 현장 자원을 활용, 유용자원화 하는 '현장 자원 활용(ISRU:In situ resource utilization)'의 초석이다. 화성 대기 대부분은 CO₂로 이뤄져 있다. 열을 가하거나 화학적인 방법으로 일산화탄소(CO)와 산소를 분리할 수 있는데, 이를 화성에서도 할 수 있음을 확인한 것이다. 산소는 당연히 호흡에 활용되고, CO역시 쓰임새가 있다. 이번 생산한 산소 양은 적지만, 기술 발전으로 늘릴 수 있을 전망이다.

목시를 통한 성과 역시 인저뉴어티 사례와 마찬가지로 미래를 위한 첫 걸음이다. 기술을 차근차근 발전시켜 산소 생산을 늘린다면, 앞으로 실제 사람이 화성에 파견될 때 함께 가져갈 산소 양을 크게 줄일 수 있다. 화성에 향하는 사람 수가 많을수록 이렇게 얻는 편익은 더욱 커지게 된다. 훨씬 더 긴 시간 동안 화성에 머물면서 탐사할 수 있는 기반이 된다.

최기혁 한국항공우주연구원 박사는 “퍼서비어런스는 2012년 화성에 내렸던 '큐리오시티'와 마찬가지로 외계 생명체 존재 여부라는 '궁극의 질문'에 답하기 위한 활동이 주임무지만, 부가적인 임무에서도 뜻깊은 성과를 내고 있다”며 “지형지물 제약 없는 공중에서의 탐사, 현장에서 산소를 조달하는 화성 탐사의 가능성을 이번에 확인했다”고 설명했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com