유럽과 러시아에서 우주개발계획이 추진된 이후 오늘은 매우 특별한 날로 기록될 것이다. 19일 오후 2시42분 양국이 공동 개발한 로봇 화성 착륙선 '스키아파렐리(Schiaparelli)‘가 착륙을 시도하기 때문.

유럽우주기구(ESA)와 러시아연방항공청은 지난 16일 궤도선 ‘트레이스 가스 오비터(TGO)'로부터 착륙선 ’스키아파렐리‘를 분리하는데 성공했다고 밝혔다. 그리고 3일간의 여정을 가진 뒤 화성 착륙을 시도한다고 밝혔다.

지금까지 화성에 간 로봇은 모두 7대다. 모두 미국산이다. ‘스키아파렐리’가 화성 착륙에 성공한후 임무를 수행하게 되면 화성에서 연구를 수행한 8번째 로봇이 된다. 18일 ‘사이언스’ 지는 이 로봇이 4년 동안의 탐사를 시작할 것이라고 전했다.

지하 2m까지 무생물, 생물체 분석 가능해 

러시아연방우주국과 유럽우주국(ESA)은 그동안 ‘엑소마스(ExoMars)’를 공동으로 추진해왔다. ‘엑소마스’란 ‘화성 우주생물학(Exobiology on Mars)’의 줄임말이다. 화성의 대기 또는 암반 사이에 메탄가스가 존재하는지 분석해 생명체의 존재를 확인하려는 목표를 갖고 있다.

메탄가스의 경우 유기체의 물질대사 과정에서 주로 생성되기 때문에 생명체 존재 여부를 확인하는 주요한 단서가 된다. ‘스키아파렐리’는 화성 지표면을 돌아다니며 이 분석 작업을 오는 2020년까지 4년간 수행할 계획이다.

‘스카아파렐리’에는 땅을 뚫고 들어갈 수 있는 드릴이 설치돼 있다. 이 드릴은 과거 볼 수 없었떤 강력한 드릴을 장착하고 있다. 지하 2m까지 뚫고 들어갈 수 있는데 4년 전 화성에 착륙한 NASA의 탐사로봇 ‘큐리오시티(Curiosity)’가 할 수 없었던 일이다.

600kg이 나가는 이 ‘스키아파렐리’는 이 강력한 드릴로 화성 지표면에 축적된 물질들을 끌어올린 다음 다양한 분석기기를 통해 그 안에 들어 있는 성분을 분석하게 된다. 존재 여부를 확인할 수 없지만 미생물까지 분석이 가능하다.

이외에 화성 표면의 온도, 습도, 밀도, 전기적인 특징 등도 분석해 지구로 전송하게 된다. ‘스키아파렐리’가 지구로 이들 정보들을 전송하면 지구에서는 10분 정도 후에 정보가 담긴 신호를 받아 볼 수 있으며, 이 정보를 토대로 추가 분석을 실시하게 된다.

화성 지표면에서 활동하고 있는 ‘스키아파렐리’와는 달리 모선인 TGO는 화성 궤도를 돌면서 메탄가스를 찾아 나설 계획이다. 생명체에서 분출되는 메탄가스 분석을 통해 화성에 생명체가 살고 있거나 과거에 살았던 흔적을 증명하기 위한 것이다.

탐사 위해 NASA와 다른 첨단 기술 적용 

착륙선 ‘스키아파렐리’는 지난 3일 동안 시속 2만1000㎞로 100만km를 하강해왔다. 오늘 오후 2시42분에는 고도 121㎞에 진입해 6분 동안 화성 대기를 뚫고 표면까지 하강하게 된다.

이 과정에서 착륙선을 감싼 보호막이 매우 강력해야 한다. 대기와의 마찰로 발생하는 고온의 마찰열을 견디고 파손을 방지할 수 있도록 초음속 낙하산과 9개의 반동 추진 엔진으로 강력한 제동을 시도하게 된다.

안전한 착륙을 위해서는 여러 가지 기술이 필요하다. 우선 엷은 이산화탄소 대기와의 마찰 때문에 탐사선이 타버리는 것을 방지해야 한다. ESA 첸(Chen) 박사는 “안착을 위해 대기아 환경 조건, 풍향, 지표면의 경사도 등을 분석해왔다“고 말했다.

최적의 장소를 선택한 후에는 지상 2m 상공에 반동추진엔진(thrusters),이 작동하고, 느리게 지표면에 도달하면서 충격을 방지할 수 있는 쿠션 장치가 작동하게 된다. 화성 표면 바로 위에서 강한 제동을 건 뒤 들쭉날쭉한 표면에 사뿐히 내려앉는다는 계획이다.

첸 박사는 “모든 과정이 순조롭게 진행되고 있으며, 최종 안착 과정에도 무리가 없을 것으로 예상한다”고 말했다. ‘스키아파렐리’의 마지막 착륙 과정은 낙하산가 히트 쉴드(Heat Shield)를 제외하면 NASA의 방식과 큰 차이를 보이고 있다.

NASA에서는 초창기 로봇 착륙을 위해 에어백을 사용해왔다. 그러나 로봇 ‘화성과학실험선’(MSL, Mars Science Laboratory)을 착륙하는데는 무리가 있었다. 그래서 개발한 것이 ‘스카이크레인’(Sky Crane)이다.

거대한 화물 수송용 헬리콥터의 방식을 활용한 것인데 역추진 로켓이라고 할 수 있다. 반면 ‘스카이파렐리’ 착륙에서는 반동추진엔진을 사용하고 있다. 분출 문질의 반작용을 통해 착륙선의 움직임을 조절할 수 있는 소형 로켓 엔진을 말한다.

화성 탐사를 하는데는 여러 가지 목적이 있지만 그중에서도 가장 큰 궁금증은 화성에 생명체가 살 수 있느냐는 것이다. 이를 위해 미국, 유럽(ESA), 러시아, 중국, 일본 등 주요 국가들이 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

특히 미 NASA는 2018년 ‘인사이트 랜더(InSight lander)’, 2020년 ‘마스 2020 로버(Mars 2020 rover)’ 등 3대의 탐사선을 잇따라 띄울 계획이다. 화성을 놓고 경쟁이 가열되고 있는 가운데 유럽·러시아의 화성 탐사가 큰 주목을 받고 있다.