화성을 향한 인류의 도전

퍼서비어런스(Perseverance)의 화성 탐사기

2021년 2월 18일은 내가 새 직장에 입사하고 딱 한 달이 된, ?&?&@ 아니아니 그거 말고 인류 입장에서 더 중요한 날로 기록될 것이다.

바로 이 날, 화성 탐사로봇 퍼서비어런스가 화성 지표면에 무사히 착륙했다. 이전에도 많은 로봇들이 화성 탐사를 위해 쏘아 올려지고, 잘 착륙했음에도 이번 퍼서비어런스가 주목을 받는 이유는 뭘까. 착륙 과정부터 이 로봇이 해야 할 숙제들은(?) 무엇인지 살펴보자.(비싼 값 해야지?)

1. 큐리오시티 대성공에서 모티브를 얻다.

지난 2011년 쏘아 올려진 큐리오시티는 그야말로 화성 탐사 로버의 새로운 역사였다. 800kg이 넘는 기구를 화성에 무사히 안착시켰고, 성공적으로 많은 연구를 진행했기 때문이다. (큐리오시티의 별명은 걸어 다니는 과학실험실)

큐리오시티가 보내왔던 화성의 모습들

이번 퍼서비어런스는 이러한 큐리오시티의 모듈을 거의 유사하게 사용했다. 비슷한 모델을 사용하면 위험성과 비용 모두 절감된다. (생긴 게 비슷한 걸 만들면 저렴하고 안전하다)

쌍둥이!

다만 9년이 지난 뒤 쏘아 올린 퍼서비어런스는 훨씬 과학적으로 더 고성능의 장치를 탑재했다.

문과라 잘 모르지만 최신 장비고 짱 비싼건 알겠다.

2. 이젠 착륙하는 법을 좀 아는 것 같아!

퍼서비어런스는 1톤이 조금 넘는 무게로 자동차 한 대 무게와 유사하다. 이를 실은 우주선이 총알 4-5배 속도로 달리게 되는데, 최대한 감속시켜 무사히 착륙을 시키기란 정말 어려운 일이다. 정해진 착륙 위치에 무사히 안착시킬 확률은 서울에서 총을 쏴서 뉴욕에 있는 A4용지 크기의 표적을 명중시킬 확률과 같다고. 퍼서비어런스의 착륙 방법은 ‘스카이 크레인’으로 이 역시 큐리오시티와 동일한 방법을 택했다.

https://youtu.be/4czjS9h4Fpg​

착륙 실시간 장면. 2조원이 넘는 기구가 착륙할 때 얼마나 떨릴까.

화성 탐사선 착륙 성공확률은 4-50% 수준으로 상당히 어렵다. 오직 미국과 구소련만이 화성에 탐사선을 착륙시켰을 정도인데 특히 미국은 연이은 성공으로 착륙의 방법을 깨우친 듯하다. (Amazing NASA)

착륙 범위, 과녁처럼 점점 좁혀지는 기술의 발전을 볼 수 있다.

1997년 처음 쏘아 올린 패스파인더 탐사선을 대비했을 때 무려 300배나 착륙장소를 좁혀, 안전하게 착륙할 수 있게 됐다.

3. 바다로 추정되는 위치로 착륙을 시도?

퍼서비어런스의 착륙 위치는 고대 삼각주로 추정되는 ‘예제로 크레이터’이다. 예제로는 슬라브어로 호수란 뜻으로 오래전 물이 흘렀다고 강하게 추정되는 위치에 착륙을 한 것이다.

물이 흘렀을 것으로 추정되는 예제로 크레이터

물이 흐른 곳 = 생명체가 거주할 확률이 가장 높은 곳으로 이번 탐사의 메인은 생명체의 기원을 찾은 일이다. 인류가 외계에서 생명체를 발견하게 된다면 그 첫 시작은 아주 작은 미생물부터 시작될 확률이 높다. 이번 퍼서비어런스는 아주 옛날 물이 흐른 화성에 숨겨진 생명체의 흔적을 찾기 위해 노력할 것이다. (정말 미생물 하나만 발견되어도 엄청난 파장이 일어날 것)

4. 인류도 화성에 도약합니다.

화성의 대기는 이산화탄소가 95%로 사람이 호흡할 수 없다. 화성을 지구처럼 만들기 위한 가장 첫 시작은 이산화탄소의 산소 전환일 것이다. 이번 퍼서비어런스에는 작은 산소 생성장치(Moxie)가 들어있다.

문과라 잘 모르지만 상당히 좋은 것 같아보인다(공기청정기 같은건...가...?)

작은 산소 생성장치지만, 테스트를 통해 이산화탄소를 산소로 전환할 수 있는지 점검한다. 이후 이 크기의 200배가 큰 산소 전환장치를 화성에 설치할 계획. 하루에 30t에 해당하는 산소를 생성할 예정이다. 화성을 인류 거주 가능 지역으로 바꾸는 ‘테라포밍’의 작은 시작.

5. 귀요미 드론 출격!!

이번 탐사 로버엔 드론이 패키지로 포함돼 있다. 무게 1.8kg인 이 물체는 소형 드론 인제뉴이티(Ingenuity)로 말 그대로 화성을 날아다닐 수 있게 설계됐다. (무려 가격이 270억 원에 육박하는 최고가 드론)

프로펠러 하나 당 한 50억 하겠네...?

화성은 대기가 지구의 1/100 수준으로 프로펠러를 한참 돌려도 양력을 얻기 힘들어 최대한 가벼워야 한다. 또한 밤에는 영하 90도까지 기온이 내려가기 때문에 이런저런 상황을 고려해 제작을 해서 고가의 장비가 됐다. 만약 비행에 성공한다면 로버가 진행할 방향을 안내하고, 공중에서 화성 이미지 캡처도 가능할 것으로 기대 중이다.

소닉과 테일 같은 퍼서비어런스와 인제뉴이티는 짝꿍 :)

6. 작지만 소중하고 재미난 이야기

전혀 이해하기 어려운 과학 집합체, 이과만 알아들을 것 같은 퍼시비어런스에도 재미있는 요소들이 여럿 담겨 있다.

1) 전 세계 인구의 이름을 싣고.

전 세계 1,090만 명의 이름이 담긴 칩 3개가 실려 있다. 이름은 누구든 NASA사이트에서 신청하면 차별 없이 받아 기입해서 탐사선에 실어준다고. 이번 탐사선은 출발해버렸지만, 다음 화성 탐사선에 실릴 이름도 신청을 받고 있다.

https://mars.nasa.gov/participate/send-your-name/mars2020​​

Send Your Name to Mars

이름과 주소 정도를 간단히 기입하면 마치 비행기 티켓 발권같이 이미지도 보여준다. (벌써 100만 명 정도가 신청을 했고 나 역시 신청했다)

탑승권 같은 이미지. 정말 죽기 전에 화성 가보는거야?

2) 뱀 이미지

2020년의 가장 큰 전 세계적 이슈는 뭐라 해도 코로나. NASA에선 탐사선 하단 측면 쪽에 뱀의 이미지를 새겨 넣었다.

지구를 감싸쥐는 듯한 형상의 뱀

고대부터 뱀은 치유와 의학을 상징하는 동물로 코로나로 인해 고군분투하는 의료진의 노고를 기리기 위한 작은 선물이다.

3) 지구 고대 생명체의 이미지(박테리아, 공룡, 양치류)

카메라 보정용 색상 견본에 지구의 고대 생명체 이미지를 새겨놓기도 했다. 화성에서 고대 생명체를 찾아다닐 퍼시비러언스를 응원하기 위한 작은 이벤트인셈.

화성의 생명체들아~ 너희들의 지구 친구들이란다!

4) 화성 운석의 일부

화성에서 지구로 떨어진 운석으로 추정된 운석도 다시 고향으로 돌아간다. 화학 조성 분석을 위한 일이지만, 지구로 떨어진 운석을 다시 화성에 가져다주는(?) 2조 원의 택배인 셈.

나 돌아갈래~~

과학으로만 똘똘 뭉쳐 차갑기만 할 것 같은 탐사선에 이토록 감성적이고 흥미로운 일이 가득하다니. 나사엔 분명히 문과도 있을거야...


화성에 떨어진 지 열흘이 지난 퍼서비어런스는 속속들이 지구의 인류에게 새로운 화성의 정보를 보내주고 있다. 화성의 바람소리, 파노라마 사진 등 새로운 암석 행성의 새로운 정보들을 보내주고 있다. 그리고 더 놀라운 사실을 찾기 위해 고군분투 중이다.

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지구 외의 행성에서 생명체의 흔적이 발견된다는 건 실로 어마한 영향력이다. 종교/사회/문화적으로 해석할 수 있는 방법은 저마다 달라지겠지만 지구만이 유일한 생명체 거주지역이 아니라는 점, 또 먼 훗날 지구도 화성같이 생명체가 살아나지 못하는 행성으로 변할 거란 점. 그 뒤를 생각하면 너무 복잡하니, 아직은 그저 화성의 신비로움만 만끽해보려 한다. 죽기 전에 화성을 가 볼 수 있을까?

​위 글은 유튜버 북툰님과 NASA 공식홈페이지를 참조했습니다.