화성 여행, 화창한 2030년대에 떠날까?

스페이스X의 유인 우주선 '크루 드래건'. 스페이스X 제공

스페이스X 등의 활약으로 우주여행 시대가 열리며 화성 여행에 대한 기대감도 커지고 있다. 하지만 우주에 존재하는 우주방사선은 유인 탐사에 여전히 걸림돌이 되고 있다. 위험을 피해 화성에 갈 수 있는 날을 찾을 수도 있을까. 

미하일 도빈데 러시아 스콜코보 과학기술연구소 연구팀은 우주 날씨를 분석한 뒤 우주방사선의 영향이 가장 적은 시기를 예측한 연구결과를 국제학술지 ‘우주 날씨’ 9월 7일자에 발표했다. doi: 10.1029/2021SW002749

연구팀은 태양 주기에 따른 우주방사선의 영향과, 우주방사선이 우주선과 탑승객에게 미치는 영향 등을 토대로 방사선으로부터 안전한 우주선을 모델링했다. 이후 구형 알루미늄으로 만든 차폐막 내부에 우주인 모사체를 설치한 뒤 외부에서 고에너지 입자를 충돌시키는 실험을 진행했다. 시뮬레이션 결과 내부에서의 위험도는 차폐막 두께와 방사선 종류에 따라 차이가 나는 것으로 밝혀졌다. 

러시아와 독일, 미국 등 국제공동연구팀이 은하 우주선(GCR)의 양이 적은 태양 극대기인 2030년 중반을 화성 유인 탐사의 최적기로 꼽았다. 태양에너지입자(SEP)는 차폐막에 의해 원활히 차단되는 반면, SEP(왼쪽그림)와 달리 GCR은 차폐막에 부딪히며 내부에 고에너지 입자를 더욱 많이 만들어냈다(오른쪽 그림)

우주방사선은 크게 태양에너지 입자(SEP)와 은하 우주선(GCR)로 구분되는데, 실험 결과 두 방사선의 영향력이 우주인 모사체에 미치는 위험도가 달랐다. GCR은 소량으로도 차폐막을 구성하는 입자와 반응하면서 중성자, 감마선 등의 방사성 물질을 만들어 차폐막 내부에 침투시켰다. 반면 SEP는 일정 수준까지 차폐막으로 차단됐다. 화성 여행을 위해선 GCR을 피하는 게 유리하다는 뜻이다.

SEP는 태양 활동이 활발한 기간 가장 많이 발생하고, GCR은 반대로 태양 활동이 많을수록 감소한다. 연구팀은 GCR은 적어지는 태양 극대기에 유인 탐사를 시작하는 것이 더 안전하다고 결론 내렸다.

도빈데 연구원은 “다음 태양 극대기는 2025년쯤으로 유인 탐사를 시작하기에는 너무 이르다”며 “그 다음 태양 극대기인 2030년대 중반 즈음이 유인 탐사에 적합할 것”이라고 말했다.

[이병철 기자 alwaysame@donga.com]