[과학을 읽다]15년 뒤 인간…화성에 가 있다?

2030년 목표 2가지 프로젝트

▲두 우주비행사가 '우주에서 1년 프로젝트'에 참가한다.[사진제공=NASA]

[아시아경제 정종오 기자] 화성에서 살고 싶으신가요. 아! 경기도 화성을 말하는 게 아닙니다. 태양계에 있는 '붉은 행성' 화성을 일컫는 겁니다. 미국 항공우주국(NASA)이 2030년대에 인류를 화성에 보내기 전 '준비 운동'에 돌입했습니다. 두 가지 프로젝트가 관심을 모으고 있는데요. 최근 화성에 착륙해 탐사활동을 벌이고 있는 큐리오시티와 오퍼튜니티 탐사로봇이 보내온 자료를 보면 화성의 환경은 척박합니다. 먼지 폭풍이 끊임없이 일어나고 있죠. 마치 사막을 연상시키듯 붉은 색깔이 드리워져 있는 곳입니다.

이곳에 인류가 도착하기 까지 사전에 점검해야 할 것들이 많습니다. 인류는 단 한 번도 달보다 먼 곳에 직접 가 본 적이 없습니다. 태양에서 지구까지의 거리는 약 1억5000만km입니다. 태양에서 화성까지의 거리를 2억2800만km라고 본다면 지구에서 화성까지의 거리는 약 7800만km입니다. 지구에서 달까지 거리는 38만km이죠. 지구에서 화성까지의 거리는 지구에서 달까지 거리의 205배나 됩니다. 1969년 달에 도착한 인류가 더 깊고 먼 우주로 나아가기 위해서는 많은 것들이 해결돼야 합니다.

◆소행성궤도 수정 미션=나사는 2020년대 중반 소행성궤도수정(Asteroid Redirect Mission ,ARM)에 나섭니다. 나사는 로봇 우주선을 보내 지구에 접근하는 소행성의 표본을 지표면에서 채취할 계획입니다. 이어 이 표본을 안전한 궤도로 이송하게 됩니다. 로버트 라이트풋 나사 박사는 "ARM 임무는 우주비행사를 심우주로 보내기 위해서 반드시 거쳐야 할 프로젝트"라고 설명합니다. 2019년까지 어떤 소행성을 타깃으로 이번 실험을 진행할 것인지 결정합니다. 현재까지 떠오른 후보 소행성으로는 이토카와(Itokawa), 베누(Bennu) 그리고 2008 EV5 등입니다. 소행성의 특징과 크기, 회전, 모양은 물론 정확한 공전 주기도 파악합니다.

후보군이 결정되면 무인 우주선이 소행성에 먼저 착륙해 지표면에서 표본을 채취합니다. 이 뿐만 아니라 우주선이 소행성 주변을 맴돌면서 자체 중력으로 소행성의 궤도를 달 주변의 궤도로 수정하는 임무까지 맡았습니다. 이 과정에서 무인 우주선은 더 진화된 태양전기추진(Solar Electric Propulsion, SEP) 능력을 검증받게 됩니다. 태양빛을 전기로 바꾸는 시스템인데요. 이는 인류가 화성까지 먼 거리를 이동하는 주요 에너지원이 되기 때문에 중요한 실험입니다.

여기에 ARM은 행성방어기술에 대한 연습과 기회도 엿볼 계획입니다. 미래에 예측되지 않은 미확인 소행성이 지구와 충돌할 가능성은 언제나 있습니다. 이 같은 시나리오를 사전에 실험해 보는 것이죠. 소행성이 지구에 충돌할 가능성이 파악됐을 때 행성방어기술을 통해 회피하겠다는 겁니다. 이 기술에는 이른바 '중력 트랙터(gravity tractor)'가 이용됩니다. 이를 통해 소행성을 끌어당기겠다는 것이죠.

짐 그린 나사의 행성과학부 국장은 "소행성은 뜨거운 이슈"리며 "소행성이 지구에 위협이 되기 때문만 아니라 과학적 가치와 인류를 화성에 보내기 위해서는 반드시 넘어야 할 산"이라고 평가했습니다. 나사 측은 크기가 1km 이상 되는 지구 근접 소행성의 96%인 1만2000개를 확인했습니다. 2011년에는 893개의 지구근접 소행성이 발견됐습니다. 2014년은 이보다 더 많은 1472개였습니다.

▲나사는 2020년대 소행성궤도수정임무에 나선다.[사진제공=NASA]

◆"1년 뒤에 만나요"=소행성궤도수정 미션과 함께 우리나라 시간으로 28일 카자흐스탄에서는 특별한 소유즈가 발사됩니다. 이 우주선에는 한 명의 지휘자와 두 명의 우주비행사가 탑승하는데요. 두 명의 우주비행사는 나사 소속의 스콧 켈리, 러시아우주연방청의 미하일 코르니엔코입니다. 소유즈를 타고 국제우주정거장(ISS)에 도착할 예정입니다. 이 두 사람은 27일 주변 사람과 헤어지면 1년 동안 만날 수 없습니다. 이른바 '우주에서의 1년' 프로젝트에 참여했기 때문입니다. 두 명의 우주비행사들은 ISS에 1년 동안 살아야 합니다. 가능할까요.

우주비행사들은 ISS에서 최장 6개월 머뭅니다. 더 긴 시간을 보내게 되면 신체에 급격한 변화가 생겨 버티기 어렵기 때문이죠. 이들이 '우주에서의 1년'에 지원하게 된 것은 극한의 우주 환경에서 신체에 어떤 변화가 오는지를 살펴보기 위한 것입니다. 이런 실험을 통해 화성으로 인류가 여행할 때 어떤 부분들을 극복하고 보충해야 할 것인지를 파악할 수 있다는 것이죠. 이들은 1년 동안 우주에 머물면서 수백 가지의 실험에 참가합니다. 생물학, 생물기술학, 물리학, 지구과학 등 실험 분야도 만만치 않습니다. 스콧 켈리는 쌍둥이입니다. 지구에 남아있는 쌍둥이 마크 켈리와 비교할 예정입니다. 쌍둥이 중 한 사람은 우주에서, 한 사람은 지상에 있으면서 그 변화 과정을 비교할 수 있는 것이죠.

▲차세대 로켓 시스템에 대한 지상실험이 이뤄졌다.[사진제공=NASA]

◆스콧 켈리 "또 다른 위대한 도전"=스콧 켈리는 최근 미국 CBS와 인터뷰를 통해 "이번 프로그램이 성공할 것으로 믿는다"며 "우주비행에 대한 꿈이 실현됐고 이번 프로그램을 통해 인류에게 또 다른 도약이 만들어질 것"이라고 말했습니다. 그는 올해 51세입니다. 적지 않은 나이죠. 나사 측에서는 스콧 켈리의 뛰어난 우주 비행능력과 ISS에 머문 경험을 높게 평가했습니다. 나사 측은 "국제우주정거장 1년 체류 프로그램은 인류가 화성으로 가기 위한 하나의 위대한 실험"이라고 설명합니다.

앞서 지난 11일 '붉은 행성' 화성으로 가는 지상 최대의 실험이 진행된 바 있습니다. 나사의 차세대 로켓시스템인 SLS(Space Launch System)인데요. 엔진 시험에 들어간 것이죠. 오비탈ATK사가 만든 SLS는 지금까지 존재했던 그 어떤 로켓보다 가장 크고 강력한 파워를 갖추고 있습니다. 이번 지상 테스트로 SLS 프로젝트에 이정표가 만들어졌습니다.

SLS를 통해 화성으로 가는 길을 열고 그 가능성을 점쳐볼 수 있었기 때문이죠. 두 번째 테스트는 2016년 초에 이뤄집니다. 1차 테스트에서 얻는 데이터를 통해 SLS가 업데이트되면 SLS는 전례 없는 발사 능력을 가집니다. 143톤의 발사 능력을 갖추게 되는데 이는 현재 70톤 발사능력의 두 배가 넘는 기술력입니다. 화성으로 가는 인류의 '사전 몸 풀기' 프로젝트가 단계별로 진행되고 있습니다. 인류가 화성에 가는 날, 인류의 우주과학은 또 다른 역사의 장을 장식하게 될 것입니다.