화성 유인 탐사 성공 위한 핵심 요소, 알고 보니 [사이언스 브런치]

길게는 3년 이상 지속될 유인 화성 탐사 같은 우주 임무를 성공적으로 수행하려면 탐사대의 구성을 다양하게 할 필요가 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 항공우주국(NASA) 제공

우주 선진국에서는 화성 유인 탐사를 적극 추진하고 있다. 지구에서 화성까지 거리는 궤도상 천체의 배열에 따라 가깝게는 5460만㎞에서 멀게는 4억㎞에 달한다. 사람을 태운 탐사선이 화성에 도착하는 데는 9개월 정도가 걸릴 것으로 예상한다. 임무 수행까지 고려한다면 최소 2년, 길게는 3년 정도 걸리게 된다. 이런 유인 화성 탐사에서 가장 중요한 요소는 무엇일까.

미국 스티븐스 공과대 시스템공학 및 기업학과 연구팀은 우주 유인 탐사, 가깝게는 화성 탐사에서 가장 중요한 것은 탐사팀 구성이라는 사실을 확인했다고 12일 밝혔다. 특히 팀 구성원의 다양성은 장기간 고립과 높은 작업 부담 속에서 더 큰 회복력을 갖게 해준다고 연구팀은 설명했다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 10월 9일 자에 실렸다.

오랜 시간이 걸리는 화성 탐사 임무는 우주비행사들이 제한된 생활 공간에서 오래 머물러야 한다는 공간적 제약과 고도의 책임감 때문에 누적된 스트레스에 노출될 위험이 매우 크다. 개인 공간과 사생활의 부재는 스트레스 수준을 더욱 악화시키고, 결국 팀 결속력과 성과에도 영향을 미칠 가능성이 있다. 효과적 협업, 스트레스 관리, 심리적 지원은 장기 우주 임무의 성공에 필수적이니만큼, 극한 조건에서 팀 내부 역학을 이해하고 최적화하는 것은 매우 중요하다.

이에 연구팀은 팀 구성과 우주인의 성격 특성이 장기 임무 기간에 스트레스 반응과 회복력에 어떻게 영향을 미치는지 모델링했다. 연구팀은 심리학 이론과 에이전트 기반 모델링(ABM)을 통합해 500일 동안 화성 임무 동안 팀 구성의 영향을 시뮬레이션했다. ABM은 특정 환경 내에서 자율적 에이전트(개체)의 행동, 상호작용, 의사 결정 과정을 시뮬레이션하는 전산 방법론이다. 연구팀은 ABM을 사용해 개방성, 성실성, 신경증, 외향성, 친화성이라는 5대 성격 특성이 엔지니어, 의사, 조종사 등 다양한 우주인의 역할, 기술과 어떻게 상호작용해 팀 전체의 스트레스, 건강, 성과, 결속력에 영향을 미치는지 조사했다.

그 결과, 이질적 팀은 동질적 팀보다 더 나은 성과와 스트레스 관리 효과를 보였다. 이는 성격과 기술의 다양성이 지속적인 임무 요구 사항 속에 팀 회복력을 유지할 수 있게 해준다는 것을 의미한다. 높은 성실성과 낮은 신경증, 높은 외향성과 높은 친화성을 결합한 성격 특성 변화를 가진 팀은 스트레스 수준이 낮고 성과와 결속력은 높아졌고, 전반적인 건강 상태도 우수한 것으로 조사됐다. 이질적인 사람들로 구성한 팀은 문제에 대한 접근 방법이 다양하고 대인 관계의 안정성을 유지하게 해준다는 것이다.

연구를 이끈 하오 첸 교수(복잡계 공학)는 “심리학 이론과 컴퓨터 시뮬레이션을 결합해 500일 동안 우주 탐사 임무를 모델링한 것은 처음”이라며 “미국 항공우주국(NASA)의 유인 달 탐사 프로젝트인 아르테미스가 진행 중이고 유인 화성 탐사 임무도 점점 구체화하고 있는 만큼 화성과 유사한 조건에서 팀 구성, 심리적 회복력, 효율성을 평가하고 최적화할 수 있는 예측 도구를 개발하는 것이 시급하다”고 말했다.

유용하 과학전문기자