UAE·中·美탐사선 출격 완료…그런데 화성 흙 가져오면 뭘 하나요?

목적지 같아도 임무 제각각

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'붉은 행성’이란 별칭을 지닌 화성에 생명체가 있을까. 사람은 살 수 있을까. 이는 우주 과학자뿐만 아니라 일반인들의 관심사이기도 하다.

코로나19(COVID-19) 팬데믹(세계적 대유행) 상황에도 불구하고 국적이 서로 다른 3대의 우주탐사선이 동시에 지구와 닮은 꼴인 화성을 향해 날아가고 있다. 이들이 만약 화성 생명체 존재 사실을 확인한다면 화성 탐사는 물론, 외계 생명체 탐사·연구에 새로운 전기를 열게 된다. 특히 화성은 인류의 이주와 정착 가능성이 높은 행성으로 꼽혀 인류 대이동의 첫 단추를 꿰는 일이 될 수 있다.

이달 아랍에미리트(UAE)의 자국 첫 화성탐사선 ‘아말’과 중국의 첫 화성탐사선 ‘톈원(天問) 1호’ 3일 차로 발사된데 이어 미국 항공우주국(NASA)의 다섯 번째 화성 탐사 로버(무인 탐사차량)이 30일 오전 7시50분(현지시각, 한국시각 오후 8시50분) 아틀라스5 로켓에 실려 우주로 떠났다. 이로써 이달 계획된 3차례 화성 탐사선 발사가 모두 이뤄졌다. 같은 달, 같은 목적지로 출발했지만 아말과 톈원1호, 퍼시비어런스에게 주어진 임무는 각기 다르다.

아랍에미리트(UAE) 화성 탐사선 '아말'을 탑재한 H2A로켓이 20일 오전 일본 가고시마현 다네가섬 우주센터에서 발사되고 있다. © 로이터=뉴스1

UAE ‘아말’ 화성 대기 중에 수소·산소 사라진 비밀 벗긴다

지금까지 화성 착륙에 성공했던 미국과 러시아가 화성 지표면을 주로 관측했다면 아말은 ‘대기 관측’이 주된 목적이다. 화성은 태양계 초기에 만들어져 형성시기가 지구와 비슷하다. 박테리아 수준이나 고대 생명체 흔적이 발견된 바 있고, 당시 환경은 지구와 비슷했을 것으로 추측된다. 이런 화성이 갑자기 생명체가 살기에 매우 척박한 환경으로 변했다. 현재 화성 표면 온도는 최저 -140℃, 최고 20℃다. 중력은 지구의 40% 수준이다. 중력이 약하다 보니 대기도 희박하다. 산소, 수증기 등은 극소량만 분포한다. 아말은 기상 탑재체를 싣고 화성 대기에서 수소·산소가 사라진 이유가 무엇인지를 알아볼 예정이다. 이런 데이터를 모아 세계 첫 ‘화성 기후지도’를 제작한다는 목표도 세워뒀다.

중국의 첫 화성 탐사선 톈원-1호를 운반할 창정5 로켓이 23일 하이난성의 원창 우주발사장 발사대에서 이륙하고 있다/사진=뉴스1

中 톈원1호, 전방위 화성 탐사…우주광산에서 광물 캐나

중국 톈원 1호는 화성 미세먼지에 대한 분석과 더불어 지표 구조 분석 등의 광범위한 탐사활동을 펼친다. 특히 화성 탐사차엔 광물질 성분을 식별할 수 있는 ‘다중 스펙트럼 카메라’를 탑재했는데 화성 광물자원 분포를 미리 파악해 추후 우주광산을 만들겠다는 구상일 것이란 업계 관측이다. 한국항공우주연구원(이하 항우연) 관계자는 “스페이스X 등 민간우주기업을 필두로 한 ‘우주관광’ 등 우주 경제권 확대로 인해 우주 광물산업에 대한 관심이 커졌고 최근 관련 우주 스타트업(신생벤처기업)도 늘고 있다”면서 “예상보다 더 큰 그림일 수 있다”고 말했다.

美 퍼시비어런스, 인류 첫 화성 흙 채취…생명체 흔적 찾고 화성 이주 가능성 타진

NASA는 무게 1톤(t)에 바퀴 6개가 달린 퍼시비어런스에 ‘특별한 장치’를 실어 보냈다. 인류 역사상 처음으로 화성의 흙을 담을 캡슐과 산소교환 장치를 가져갔다. 캡슐은 한 개당 최대 20g의 샘플을 저장하며 총 40여 개를 실었다. 인류는 아폴로 우주선 등을 통해 월석과 약간의 달 토양을 지구로 가져온 적 있으나 화성에선 여태껏 단 한 톨의 샘플도 가져오지 못했다.

퍼시비어런스는 내년 2월 화성 적도 부근 ‘예제로’ 크레이터(분화구) 인근에 착륙을 시도한다. 화성 흙을 채취하기에 최적의 장소다. 이곳은 약 40억 년 전 존재했던 것으로 추정되는 델타강 인근으로 호수 형태로 물에 잠겼던 적이 있는 것으로 파악된다. 퍼시비어런스는 분화구 부근 5∼20km에서 드릴로 화성 표면에 구멍을 뚫어 토양·퇴적물을 채취할 계획이다. 점토가 풍부한 퇴적물로 이뤄져 미생물이 서식하기 좋은 환경이다. 과학자들은 이곳에서 화성 생명체 흔적을 찾을 가능성이 높을 것으로 기대하고 있다.

우리나라 시간으로 30일 오후 8시 50분 미국 화성 탐사선 ‘퍼시비어런스’를 탑재한 아틀라스5 로켓이 플로리다주 케이프 커내버럴 공군기지에서 성공적으로 발사됐다/사진=NASA

NASA는 유럽우주국(ESA)과 함께 오는 2026년 착륙선·로버·지구 귀환 궤도선을 2대의 탐사선에 나눠 화성으로 보내 퍼시비어런스가 채취한 흙을 특수 상자에 담아 2031년 미국으로 가져올 계획이다. 11년에 걸친 이 같은 우주 대장정 프로젝트를 시도하는 이유는 퍼시비어런스에 분석 장비를 모두 탑재하기 힘든 데다 원격 탐사에 한계 탓이다. 항우연 관계자는 “모든 분석 장비를 소형화·저전력화하기 힘들고 실어간 장비로 가능한 분석 종류도 많지 않아 혹여나 예측 못한 물질이 나올 경우 대응하기 어렵기 때문”이라고 설명했다.

화성 샘플을 지구로 가져오면 초대형 분석 설비를 통해 다양한 연구를 시도한다. 화성이 어떻게 지금과 같은 춥고 건조한 환경으로 바뀌었는지, 또 화성의 암석층은 어떻게 조성됐는 지 등을 알아본다. 이 같은 조사 과정에서 농작물을 재배할 수 있는지 여부도 실험하며, 화성에 인류거주지를 만들겠다는 장기 프로젝트에 따라 화성 토양을 건축 재료로 활용할 수 있는지도 알아본다. NASA는 화성에 베이스캠프를 만드는 기술들을 미리 확보하고 있는 것으로 알려져 있다.

차세대 화성탐사 로버 ‘퍼시비어런스’ 상상도/사진=NASA

베이스 캠프 관련해 화성 대기의 90%를 차지하는 이산화탄소를 산소로 바꾸는 실험도 진행할 예정이다. 특수 산소교환장치로 화성 대기를 빨아들인 뒤 모래 먼지와 오염 물질 등을 제거하고 이산화탄소를 산소로 바꿔주는 것인데 미래 유인 화성 탐사에 대비한다는 차원이다. 미국은 2033년에 화성에 우주인을 보내고 이들을 베이스캠프에서 지내며 탐사활동을 펼쳐나갈 계획이다.