대체 무슨 차이일까? 미국 화성탐사선vs중국 탐사선
2021년 2월 19일. 미국 NASA의 화성 탐사선 퍼서비어런스가 화성에 착륙했습니다. 비슷한 시기에 중국 톈원 1호 화성 탐사선과 궤도선이 화성 궤도로 진입했고 5월쯤 탐사선을 화성에 착륙시킬 예정입니다.
미국 NASA는 1975년 바이킹 1호가 전 세계 최초로 화성에 착륙하면서부터 수많은 화성 탐사선을 화성으로 보냈습니다. (현재 미국 NASA는 큐리오시티, 인사이트를 운영 중에 있음)
중국 우주국은 2011년 중국 최초로 화성 궤도 탐사선을 보냈으나 지구 대기권 바깥에 도착하자마자 엔진 문제로 지구로 다시 떨어졌습니다. 2020년 7월에 발사된 톈원 1호가 두 번째 시도입니다. 미국 중국 외에 러시아, 영국, 유럽우주국이 과거에 많은 시도를 했지만 대부분 궤도를 이탈하거나 착륙 중 계산 실수로 표면 충돌 또는 대기권에서 불타버려 실패로 돌아갔습니다. 그런 의미에서 비슷한 시기에 화성에 착륙하는 미국의 화성탐사선 퍼서비어런스와 중국의 탐사선 톈원 1호를 비교해봅시다. (둘 중 누가 더 잘났다를 비교하는 것은 아님)
미국과 중국 탐사선은 공통적으로 화성의 토양에 어떤 화학적 물질들이 있는지 정밀하게 관측해서 미생물이 있는지 아니면 생명체가 존재했던 흔적이나 존재할 수 있는 영양분이 있는지를 탐사합니다.
이때 미국 퍼서비어런스는 화성의 고대 삼각주로 추정되는 Jezero(예제로) 분화구에 착륙합니다. 반대로 중국은 얼음이 많을 것으로 추정되는 화성 북부의 유튜피아 평원에 착륙할 예정입니다.
둘 다 착륙 방식으로 낙하산과 부스터를 사용하는데 높은 고도에서는 낙하산을 펼쳐 하강 속도를 낮추고 땅에 착륙하기 직전에 아래쪽으로 부스터를 사용해서 마치 헬리콥터에서 줄을 타고 군인들이 내려가듯 착륙합니다. 그런데 중국 탐사선는 약 200kg 정도지만 미국 탐사선은 1톤이나 나가서 미국의 착륙 기술이 더 뛰어나다고 볼 수 있겠네요.
무게가 이렇게 차이 나는 만큼 각각의 탐사선에 장착된 장비들도 차이가 납니다. 큰 차이로는 연료입니다. 중국 탐사선은 지금까지 수많은 탐사선이 그래왔듯이 태양전지판으로 전기를 얻어 작동합니다. 그러나 미국 탐사선은 화성의 먼지바람으로 태양전지판에 문제가 많이 생긴 탓인지 원자로를 탑재했습니다. 전기가 모자라서 멈추는 일은 없겠군요.
관측 장비에서도 차이가 납니다. 중국 탐사선은 7가지의 관측 장비들을 탑재했는데(궤도탐사선은 6개) 가장 밀고 있는 장비로 지하 침투 레이더가 있습니다. 저주파를 땅으로 쏘아서 화성 땅속 100m까지 관측할 수 있습니다. 땅을 직접 파보지 않고 어느 정도 성분들을 확인할 수 있는 것입니다.
반면 미국 탐사선은 카메라만 23대가 달려있습니다. 모두 저마다의 기능이 있죠. 그중 주요 기능으로 화성 땅속으로 레이더를 쏘아서 성분을 분석하는 것은 물론이고 물이 흘렀던 흔적에서 미네랄과 유기물질을 찾는 장치와 화성 대기의 대부분을 차지하고 있는 이산화탄소를 산소로 바꾸는 장치가 있습니다. 만약 산소로 바꿀 수 있다면 나중에 우주인이 화성으로 직접 가기가 쉬워지겠죠. 여기서 끝이 아닙니다. 미국 탐사선은 작은 드론도 탑재했습니다.
이 드론의 역할은 빠르게 날아다니면서 탐사선에게 주변 환경 정보를 주는 것입니다. 지금까지의 탐사선은 하루에 100m 정도를 이동했습니다. 배터리 문제도 있었지만 더 큰 문제는 탐사선 주변 지형물이 어떤 성분인지 잘 몰랐기 때문에 1cm 이동하고 주변 지질 성분 파악하고 1cm 이동하고 주변 지질 상태 파악하면서 움직였습니다. 만약 그냥 내달리다가 땅이 푹 꺼져버리면 그대로 수백억 원 날리는 거죠.
하지만 드론이 있어도 쉽지만은 않습니다. 화성은 중력이 지구의 1/3 정도로 드론 무게가 가벼워지지만 공기는 지구의 1%밖에 없습니다. 그래서 프로펠러를 아주 크게 만들었습니다. 아직 잘 날아다닐 수 있을지 모릅니다. 하지만 성공한다면 매일 3분씩 600m 상공을 날면서 주변에 어떤 지형이 있는지 금방금방 알 수 있어서 탐사선의 이동거리가 더 늘어날 수 있습니다.
또 여기서 끝이 아닙니다. 수많은 탐사선을 보낸 미국은 여유가 있어서인지 미래의 탐사까지 생각해 뒀습니다. 퍼서비어런스가 화성 곳곳에서 샘플을 채취하면 그것을 샘플 채취통에 하나씩 담아둡니다. 그리고 퍼서비어런스의 임무가 종료되면 2031년쯤에 이 샘플이 보관된 통을 지구로 보내 줄 로봇을 화성으로 보내서 실제 화성 토양을 지구로 보낼 준비를 유럽 우주국과 NASA가 하고 있습니다.
2020년과 2021년은 지구와 화성이 아주 가까워지는 시기입니다. 그래서 2020년 7월경에 미국, 중국 그리고 UAE도 맞춰서 발사했죠. 화성에 볼게 뭐가 있다고 돈을 쏟아부어 넣냐 하지만
화성에서 사람이 살 수 있냐 없느냐와 생명체가 과거에 존재했느냐를 넘어서 우리 지구의 생명들의 시작은 어디에서 시작되었는지 우리의 미래는 어떻게 될지를 알고 싶어서 화성과 우주 저편으로 가보고 싶은 이 인간의 호기심이 더 큰 가치가 있는 것 같습니다.
참고자료
- Mars 2020: Evolution of a Rover, Caltech magazine
- wikipedia Tianwen-1
- China launches robotic mission to orbit, land, and drive on Mars, spaceflightnow
- Tianwen-1, China's Mars Rover and Orbiter Mission, planetary
- MARS HELICOPTER mars.nasa.gov
- Science With Perseverance mars.nasa.gov
- The facts on Tianwen-1: Mars orbiter and rover, dw
- B. Zhou et al., "The subsurface penetrating radar on the rover of China's Mars 2020 mission," 2016 16th International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR), Hong Kong, China, 2016, pp. 1-4, doi: 10.1109/ICGPR.2016.7572700.
