[아르테미스2] 골수세포 우주서 배양하고 달 뒷면 육안 관측

10일간 진행되는 우주실험

1968년 아폴로 8호가 달에서 촬영한 '지구돋이'. NASA 제공

미국항공우주국(NASA)의 유인 달 궤도 비행 임무 아르테미스 2호가 1일 오후 6시 24분(현지시간, 한국시간 2일 오전 7시 24분) 발사될 예정이다. 이번 임무에서는 골수세포 우주 배양, 달 뒷면 육안 관측 등 로봇 탐사선으로는 불가능했던 과학 실험들이 처음으로 시도된다.

가장 주목받는 실험은 '장기칩(Organ-on-a-chip)'이다. 칩 위에서 인체 장기의 구조와 기능을 재현한다는 의미에서 붙여진 이름이다. 데이비드 추 미국 매사추세츠 종합병원 연구원이 이끄는 팀이 개발한 장기칩 기술은 USB 드라이브 크기의 칩 위에 살아있는 세포를 올려 인체 장기 환경을 재현한다. 

연구팀은 우주비행사 4명 각각의 골수 세포를 칩에 올려 우주선에 싣고 동일한 칩을 지구에도 남겨둔다. 비행이 끝난 뒤 두 칩을 비교하면 심우주 방사선이 세포 수준에서 어떤 변화를 일으키는지 확인할 수 있다. 지구 자기장 밖 심우주에서 장기칩 실험이 이뤄지는 것은 처음이다. 우주비행사들은 비행 전후 혈액·타액도 제공해 면역계 변화를 함께 분석한다.

이번 실험의 필요성은 선행 연구에서도 확인됐다. 2021년 민간인 우주비행 프로젝트 '인스퍼레이션4' 탑승자 4명을 분석한 결과 단 3일간의 비행에서도 세포 노화와 관련된 텔로미어(염색체 끝 보호 구조) 길이가 변하고 면역 반응이 달라지는 것으로 나타났다. 

아르테미스 2호는 지구 저궤도보다 방사선의 에너지가 훨씬 강한 심우주를 비행하는 만큼 더 큰 변화가 예상된다. 실험 결과는 향후 달·화성 장기 탐사에 나설 우주비행사의 건강 위험을 예측하고 대응책을 마련하는 데 활용될 수 있다.

장기칩 실험은 심우주 방사선이 세포에 미치는 영향을 측정하는 데 쓰인다. Emulate/NASA 제공

로봇 탐사선이 대체할 수 없는 인간의 눈이 이번 임무의 핵심 도구 중 하나다. 달 궤도 비행 6시간 동안 우주비행사들이 창문에 바짝 붙어 달 뒷면을 육안으로 관찰하고 사진을 찍는다. 켈시 영 NASA 행성지질학자는 "색깔과 밝기의 미묘한 차이를 포착하는 데 있어서 인간의 눈이 탐사선 사진 분석보다 훨씬 빠르고 정확하다"고 설명했다.

대표적인 사례가 1972년 아폴로 17호다. 지질학자 출신 우주비행사 해리슨 슈미트가 달 표면에서 주황빛 토양을 발견했다. 토양의 주황빛이 수십억 년 전 화산이 분출하면서 생긴 유리 구슬 때문에 생긴 것임이 나중에 밝혀졌다. 궤도선 사진으로는 놓칠 수 있었던 발견이다.

1972년 아폴로 17호 우주비행사들이 달 표면에서 발견한 주황빛 토양. 고대 화산 분출로 생성된 유리 구슬로 밝혀졌다. NASA 제공

우주비행사들은 달 너머로 지구가 떠오르는 '지구돋이'도 촬영한다. 1968년 아폴로 8호가 찍은 사진과 비교해 농지 확장·도시 불빛 증가 등 53년간 인간이 지구에 남긴 흔적을 기록할 계획이다.

니컬라 폭스 NASA 과학임무국장은 네이처와의 인터뷰에서 "우주비행사들이 무엇에 주목하고 어디에 시선을 두는지 자체가 엄청난 기회"라며 "두뇌와 눈을 가진 승무원이 있다는 것은 로봇이 줄 수 없는 과학적 가능성"이라고 밝혔다.

[임정우 기자 jjwl@donga.com]