[과학을 읽다]'붉은 행성' 화성(Mars)으로 가는 길

2014년 오리온 시험발사→소행성 탐사→제임스웹우주망원경→중량로켓·승무원캡슐 개발

▲'붉은 행성' 회성의 대기층.[사진제공=NASA]

[아시아경제 정종오 기자]지금으로부터 16년이 지나 2030년이 되면 인류가 화성에 도착할 수 있을까. 전 세계가 인류를 화성에 보내기 위한 방법을 찾고 있다. 넘어야 할 산들이 많다. 그 과정 하나하나를 제대로 하지 못하면 '화성에 인류를 보내는 꿈'도 무산된다.

고등학교 3학년 때의 일로 기억한다. 고3은 여전히 대한민국에서는 고유명사로 남아있다. 그만큼 어렵고 힘든 시기이자 자신의 미래를 정하는 중요한 인생의 전환점이다. 이때 학생은 물론 선생까지 최고조의 신경과민 상태에 빠진다.

당연히 진로를 두고 선생과 학생의 갈등이 깊어진다. 진로상담은 피할 수 없는 길. 최종 대학입학시험(당시는 학력고사)을 앞두고 한 친구가 선생과 진학상담을 했다. 선생이 먼저 말을 시작했다.

"모의고사 성적은 좋은데 내신이 2등급인데, 너 서울에 있는 대학에 어떻게 갈 거니?"

내 친구는 입시학원에서 내는 시험, 즉 외부에서 보는 모의고사는 성적이 아주 좋았다. 불행히도 그는 학교에서 보는 중간, 기말고사 성적이 좋지 않아 내신이 2등급이었다. 이를 두고 선생이 학생에게 조금 불안하니 "네가 원하는 대학보다 안정적 합격권에 드는 대학으로 바꾸는 게 어떻겠느냐"는 지적이었다. 내 친구는 아주 한참이나 말이 없더니 단호하게 말했다.

"버스타고 가겠습니다."

그날 우리 반 분위기는 심상치 않았다. 당연히 버스나 기차타고 가는 것은 맞는데 선생의 진지한 진로상담 자리에서 내 친구의 농담 섞인 대답으로 교실 분위기는 살벌해 졌고 한동안 차가운 기운이 가득했던 기억이 난다. 하루 종일 말 한마디 없이 어떻게 지냈는지 기억이 가물가물하다.

"화성에 인류를 어떻게 보낼 것인가?"

당시 내 친구의 말을 빌려보자면 "우주선 타고 가겠습니다"가 될 것이다. 물론 우주선을 타고 가면 된다. 그런데 거쳐야 할 과정이 만만치 않다. 미항공우주국(NASA)은 최근 '화성으로 가는 길'이라는 전문가의 블로그를 싣고 그 과정을 설명했다.

▲화성에 봄이 찾아오면서 드라이아이스가 녹아들고 있다.[사진제공=NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona]

우선 국제우주정거장(ISS)의 연장 운영이다. 미국 오바마 행정부는 2024년까지 ISS를 연장운영하기로 방침을 정했다. 당초 2020년까지 운용하기 했던 계획을 수정한 것이다. ISS는 지구가 우주를 관찰하고 각종 실험을 할 수 있는 발판이다. 이를 통해 화성으로 가는 여러 가지 예상 가능한 실험을 진행한다. 지난해 나사를 비롯해 11개국의 다른 나라 우주기구들도 이 같은 방침에 동의했다. 이를 통해 '글로벌탐헙로드맵(Global Exploration Roadmap)'을 만들었다.

ISS에서는 앞으로 극미중력(micro-gravity)에서 인류가 안정적으로 생활할 수 있는 방법은 물론 우주에서 더 오래 버티고, 생존하는 방법을 찾는다. 이어 올해 말에 화성탐사선인 '오리온(Orion)'의 첫 시험발사(Exploration Flight Test-1)가 이뤄진다. 이번 시험발사에 우주비행사는 타지 않으며 우주발사시스템과 오리온의 기술적 장치에 대한 각종 실험에 주목하는 단계이다.

미국 행정부는 나사의 이러한 각종 노력들이 조금씩 성과를 거두면서 화성으로 가기 위한 과학적 문제들이 해결될 것으로 기대하고 있다. 관련 예산도 뒷받침하기 위해 나섰다. 이런 나사 중심의 화성개발은 상업적 우주개발에 큰 영향을 끼칠 것으로 보인다.

이미 민간 우주개발업체인 스페이스X(SpaceX)와 오비털사이언스(Orbital Sciences) 두 회사가 우주정거장까지 화물을 실어 나르는 우주선을 만들고 있다. 여기에 러시아연방우주청(Russian Federal Space Agency)도 정치, 사회적 관계를 떠나 긴밀하게 협력하고 있다. 나사는 조만간 경쟁을 통해 민간 우주개발업체 두 곳 중 한곳을 선정할 예정이다. 이를 통해 2017년 말에 미국에서 우주정거장으로 우주비행사를 보내는 계획을 짜고 있다.

경쟁을 통해 선정되는 민간 우주업체는 앞으로 중량 로켓개발은 물론 승무원 캡슐 개발에 나선다. 중량로켓과 승무원 모듈을 개발하는 데 있어 무엇보다 중요한 것은 우주비행사를 보다 안전하게 더 멀리 보내는 데 있다. 화성으로 가기 전에 지구근접소행성에 유인우주선을 착륙시켜 탐사하는 것 등이 포함돼 있다. 물론 달에 인간을 보내는 계획도 수립하고 있다.

소행성과 달에 인간을 보내는 것을 계기로 비약적인 발전이 일어날 것으로 예상되고 있다. 이 과정을 통해 우주비행사들은 화성으로 가는 과정에서 발생할 수 있는 각종 위험으로부터 회피하는 방법을 찾을 수 있을 것으로 예상된다.

여기에 2018년 발사예정인 제임스웹우주망원경도 한 몫을 담당한다. 제임스웹우주망원경은 허블우주망원경보다 7배나 넓은 반사경을 가지고 있다. 더 넓은 우주를 관찰할 수 있다. 이를 통해 변화무쌍한 우주의 다양한 정보를 얻을 수 있다.

이런 모든 과정은 우주항공과 관련된 기술을 진일보시키면서 에너지소모를 줄이면서 더 멀리 여행할 수 있는 우주항공운송시스템에 큰 발전을 이룰 것으로 전망된다.

나사를 비롯한 전 세계가 화성에 인류를 보내는 꿈은 우주기술의 혁신은 물론 일자리를 만들고 경제적 활동도 증가시킬 것으로 기대된다. 2030년대에 인류가 화성으로 가는 길, 불가능한 것만은 아니다. 단계별로 추진되고 있는 일련의 과정이 무리 없이 성과를 거둔다면 꿈은 실현될 것으로 보인다.

▲화성 탐사선 큐리오시티가 찍은 화성의 사암지대.[사진제공=NASA/JPL-Caltech/MSSS]

◆화성(Mars)은?

화성은 태양으로부터 네 번째 위치한 행성이다. 태양으로부터 거리는 약 2억2800만㎞이다. 태양에서 지구까지를 1AU(1억5000만㎞)로 보는데 태양에서 화성까지는 1.52AU 정도이다.

화성의 하루는 지구시간으로 따지면 24시간이 조금 넘는 24시간50분이다. 1년은 지구날짜로 보면 약 687일이다. 화성은 암석으로 이뤄져 있는 행성이다. 화성의 지표는 화산과 지각 변동, 먼지 폭풍 등의 영향으로 바뀌고 있다.

화성은 이산화탄소, 니트로겐, 아르곤 등으로 구성돼 있는 아주 얇은 대기층을 갖고 있다. 화성은 포보스와 데이모스라는 이름을 가진 두 개의 달을 가지고 있다.

우주과학자들은 생명체가 살기 위해서는 항성(태양)으로 부터 0.7~1.5AU 정도 떨어져 있고 암석형으로 이뤄져 있는 행성이어야 한다고 강조한다. 이런 기준으로 봤을 때 태양으로부터 1.52AU, 암석형으로 구성돼 있는 화성에 생명체가 존재할 가능성은 아주 높다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr