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미 항공우주국(NASA) 연구팀이 지난 21일 세계적 과학저널 사이언스에 달에 대한 논문 6편을 발표했다. 이는 지난해 10월, 달의 크레이터(분화구)에 탐지위성을 충돌시켜 얻은 자료를 통한 1년여에 걸친 분석의 결과다. 이 연구 결과로 달에 수소, 칼슘, 마그네슘, 수은 등 다양한 성분들이 존재한다는 것을 알아냈다. 하지만 이보다 더욱 놀랄만한 사실은 달에 대량의 물이 존재할 것이라는 연구 결과다.
탐지위성을 크레이터에 충돌시켜 달 성분 분석
지난 해 6월, 플로리다 케네디 우주센터에서 발사된 ‘달궤도탐사위성(LRO)’이 달 표면과 그 성분 등을 분석했다. 그리고 그로부터 분리된 ‘달 크레이터 탐지위성(LCROSS)’ 을 달 표면에 충돌시킴으로써 발생하는 파편과 먼지들을 통해 달의 성분을 분석할 수 있었다.
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이 탐지위성이 충돌한 부분은 달의 극지방으로 햇빛이 닿지 않아 항상 영하 240도 정도를 유지하고 있는 ‘카베우스 크레이터’다. 극지방인데다가 크레이터로 만들어진 지형 때문에 햇빛이 닿지 않는 것. 햇빛이 닿는 지역은 수분이 있더라도 한낮이면 영상 섭씨 125도까지 올라가는 온도 때문에 증발하기 쉬워 이 지역을 선택한 것이다.
또한 사전 조사 결과 이 카베우스 크레이터 주변에서 타 지역에 비해 수소가 많을 것이라 판단했기 때문이라 한다.
탐지위성의 충돌로 인해 튀어 오른 성분들을 조사한 결과 얼음 상태의 물과 함께 많은 성분들이 발견됐다. NASA측에서는 “달 극지의 토양이 5.6~8.5%의 수분을 포함하고 있다”고 밝혔다. 또한 “이는 충돌 지점을 기준으로 깊이 1m, 직경 10km의 표토층 안에 약 38억L에 해당하는 물이 존재한다는 것을 의미한다”고 발표했다.
달의 물 존재에 관심, 왜?
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이번 연구결과 뿐만 아니라 이전부터 달의 물 존재 여부는 큰 관심거리였다. 사람을 달에 보내는 아폴로 프로젝트가 끝난 이후 달에는 물이 없다는 결론이 났지만그 후 달 관측 탐사선들에 의해 수분의 존재와 극지방에 얼음 형태로 물이 존재한다는 것이 확인됐다. 또한 수분이 아예 없을 것이라 여겨졌던 중위도 지방에도 물이 있을 것이란 관측결과가 나오기도 했다.
이는 태양풍으로 인해 날아온 입자와 달 표면의 수산화이온이 결합해 생겼거나 대기가 없어 수많은 운석과의 충돌로 인해 외계에서 유입됐다는 의견이 분분하다. 하지만 이는 중위도의 이야기. 이번 관측결과 극지방에 존재할 것으로 보이는 어마어마한 얼음 층은 달 자체에 있는 것이 확실하다.
사실 외계 행성, 위성 등에 물이 존재한다거나 존재할 수 있다는 소식들은 자주 전해져 오며 많은 학자들의 연구대상이 되고 있다. 물은 지구의 약 70%를 덮고 있고 생명이 태어나게 된 결정적인 계기가 된 물질이기 때문에 외계생명체의 존재 가능성과 결부 지을 수 있어 관심 받는 것. 하지만 대기가 없어 호흡이 불가능하며 수많은 운석들의 피해를 받고 낮에는 영상 125도, 밤엔 영하 170도를 넘나드는 달에 생명체가 존재할 것이란 기대를 하는 사람은 없다.
그런데 왜 달에서 발견되는 물, 정확히 말하면 얼음에 많은 사람들이 관심을 가지며 계속해서 탐사를 멈추지 않는 이유는 무엇일까. 바로 달에 우주 기지나 식민지 건설 시 엄청난 도움이 될 수 있기 때문이다.
달에 우주 기지 건설 시 엄청난 이득
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인류의 우주탐사에서 가장 걸림돌이 되는 것은 무엇일까. 바로 지구의 중력이다. 태양이나 목성, 토성 등의 거대 천체에 비한다면 보잘 것 없어 보이는 힘이지만 지구상에 존재하는 생명체나 물체들에겐 더할 나위 없이 거대한 힘이다. 작은 모래알부터 거대한 건축물까지 모두 붙들어 두고 있는 중력. 우주 탐사를 위해선 이를 이겨내야 한다.
이 거대한 힘을 이겨내기 위해 필요한 에너지는 매우 크다. 중력을 이겨내고 지구를 벗어나기 위해 필요한 지표면에서의 탈출 속도는 대기의 효과와 전향력 등을 무시하더라도 약 초속 11.2km 정도다. 이를 익숙한 시속으로 바꾸면 약 40302km/h. 어마어마한 속도다. 이런 속도를 내기 위해 필요한 에너지의 양도 막대하며 그에 따라 연료소모량도 매우 커진다.
실제로 인공위성을 발사하는 로켓을 살펴보면 그 구조만 보더라도 엄청난 연료 소모를 짐작할 수 있다. 로켓의 가장 위쪽에 위치한 작은 물체가 인공위성이며 그 아래쪽의 대부분을 차지하고 있는 것은 모두 지구에서 탈출하기 위한 연료다. 그 많은 양의 연료로 증가하는 질량 때문에 필요한 연료는 더 많아지기 마련이다. 게다가 한번 사용한 로켓 발사체와 연료는 대부분 소진되고 파손돼 버리기 때문에 로켓 발사에 들어가는 비용은 천문학적이다.
게다가 로켓을 지구 밖으로 발사하는 것은 쉬운 일이 아니다. 로켓이나 인공위성이 제 역할을 하지 못한 채 버려지거나 발사에 실패한다면 고스란히 그 비용을 날려버리는 것이 되기 때문에 엄청난 손실을 가져오게 된다. 실제로 두 차례에 걸쳐 발사에 실패한 우리나라의 나로호 프로젝트는 나로우주센터를 포함해 약 8000여억 원이 소요됐으며 인공위성 하나의 개발 비용도 136억 원에 달했다고 한다.
하지만 달에 우주 기지를 건설하고 인류의 우주탐사 전초기지의 역할을 하게 된다면 그 효과는 엄청날 것으로 기대된다. 중력이 미미하고 대기가 없기 때문에 아주 적은 추진력만으로 우주로의 진출이 가능하며 그만큼 사고의 위험도 줄어들기 때문이다. 게다가 달에 인류의 손길이 닿기 시작하면 인류 최고의 관광지가 될 지도 모른다.
달의 유용한 성분들이 식민지화에 큰 도움
이번 연구 결과 발견된 얼음 층과 많은 물질들은 이런 일들을 현실화하는 데 큰 도움이 될 수 있기 때문에 달에서의 발견에 이목이 집중되는 것이다. 달 위에 구조물을 건설한다 하더라도 가장 큰 문제가 될 수 있는 것이 건설과 유지에 필요한 자원을 보충하는 것인데 이를 달에서 직접 충당할 수 있다면 소모하는 자원 면에서 뿐만 아니라 그것을 운송하는 비용까지 절감할 수 있기 때문이다. 특히나 발견된 원소들 중 수소는 로켓의 연료로 쓰일 수 있어 그 가치가 매우 크다.
또한 물 같은 경우 달에 기지를 건설하고 유지할 때 필요한 식수를 제공해 줄 수도 있고 이를 분해해 산소와 수소를 얻어 연료로 사용할 수도 있다. 달에 있는 얼음 층에 해당하는 물을 지구에서 달까지 가져가려면 수십 조 달러, 우리 돈으로 수 경원에 해당하는 상상치도 못할 비용이 소요될 것이란 분석도 있다. 그만큼 달에서의 얼음 층 발견은 의미가 크다.
하지만 문제점도 지적된다. 발견된 원소들 중 수은도 포함돼 있었기 때문에 그 독성으로 인해 달의 물을 식수로 사용할 수 있느냐는 것이다. 수은이 몸에 쌓이면 신경계에 이상을 일으키는 수은 중독을 유발할 수 있기 때문이다. 허나 설사 그렇다 해도 이를 정제해 사용하는 것이 지구로부터 조달하는 것보다는 이득이 될 것이며 비단 식수뿐만이 아니라도 많은 용도로 사용할 수 있기 때문에 어찌됐든 긍정적인 효과를 가져다 줄 것은 분명하다.
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미국과 러시아, 유럽 등의 우주 강대국들은 이미 달에 식민지를 건설하겠다는 계획을 발표한 바 있다. 달에 사람이 살 수 있는 것은 아주 먼 미래일지도 모르지만 달에서 채취한 얼음을 녹인 물 한통이 고가에 거래될 날은 머지않았을 지도 모른다.
탐지위성을 크레이터에 충돌시켜 달 성분 분석
지난 해 6월, 플로리다 케네디 우주센터에서 발사된 ‘달궤도탐사위성(LRO)’이 달 표면과 그 성분 등을 분석했다. 그리고 그로부터 분리된 ‘달 크레이터 탐지위성(LCROSS)’ 을 달 표면에 충돌시킴으로써 발생하는 파편과 먼지들을 통해 달의 성분을 분석할 수 있었다.
이 탐지위성이 충돌한 부분은 달의 극지방으로 햇빛이 닿지 않아 항상 영하 240도 정도를 유지하고 있는 ‘카베우스 크레이터’다. 극지방인데다가 크레이터로 만들어진 지형 때문에 햇빛이 닿지 않는 것. 햇빛이 닿는 지역은 수분이 있더라도 한낮이면 영상 섭씨 125도까지 올라가는 온도 때문에 증발하기 쉬워 이 지역을 선택한 것이다.
또한 사전 조사 결과 이 카베우스 크레이터 주변에서 타 지역에 비해 수소가 많을 것이라 판단했기 때문이라 한다.
탐지위성의 충돌로 인해 튀어 오른 성분들을 조사한 결과 얼음 상태의 물과 함께 많은 성분들이 발견됐다. NASA측에서는 “달 극지의 토양이 5.6~8.5%의 수분을 포함하고 있다”고 밝혔다. 또한 “이는 충돌 지점을 기준으로 깊이 1m, 직경 10km의 표토층 안에 약 38억L에 해당하는 물이 존재한다는 것을 의미한다”고 발표했다.
달의 물 존재에 관심, 왜?
이번 연구결과 뿐만 아니라 이전부터 달의 물 존재 여부는 큰 관심거리였다. 사람을 달에 보내는 아폴로 프로젝트가 끝난 이후 달에는 물이 없다는 결론이 났지만그 후 달 관측 탐사선들에 의해 수분의 존재와 극지방에 얼음 형태로 물이 존재한다는 것이 확인됐다. 또한 수분이 아예 없을 것이라 여겨졌던 중위도 지방에도 물이 있을 것이란 관측결과가 나오기도 했다. 이는 태양풍으로 인해 날아온 입자와 달 표면의 수산화이온이 결합해 생겼거나 대기가 없어 수많은 운석과의 충돌로 인해 외계에서 유입됐다는 의견이 분분하다. 하지만 이는 중위도의 이야기. 이번 관측결과 극지방에 존재할 것으로 보이는 어마어마한 얼음 층은 달 자체에 있는 것이 확실하다.
사실 외계 행성, 위성 등에 물이 존재한다거나 존재할 수 있다는 소식들은 자주 전해져 오며 많은 학자들의 연구대상이 되고 있다. 물은 지구의 약 70%를 덮고 있고 생명이 태어나게 된 결정적인 계기가 된 물질이기 때문에 외계생명체의 존재 가능성과 결부 지을 수 있어 관심 받는 것. 하지만 대기가 없어 호흡이 불가능하며 수많은 운석들의 피해를 받고 낮에는 영상 125도, 밤엔 영하 170도를 넘나드는 달에 생명체가 존재할 것이란 기대를 하는 사람은 없다.
그런데 왜 달에서 발견되는 물, 정확히 말하면 얼음에 많은 사람들이 관심을 가지며 계속해서 탐사를 멈추지 않는 이유는 무엇일까. 바로 달에 우주 기지나 식민지 건설 시 엄청난 도움이 될 수 있기 때문이다.
달에 우주 기지 건설 시 엄청난 이득
인류의 우주탐사에서 가장 걸림돌이 되는 것은 무엇일까. 바로 지구의 중력이다. 태양이나 목성, 토성 등의 거대 천체에 비한다면 보잘 것 없어 보이는 힘이지만 지구상에 존재하는 생명체나 물체들에겐 더할 나위 없이 거대한 힘이다. 작은 모래알부터 거대한 건축물까지 모두 붙들어 두고 있는 중력. 우주 탐사를 위해선 이를 이겨내야 한다. 이 거대한 힘을 이겨내기 위해 필요한 에너지는 매우 크다. 중력을 이겨내고 지구를 벗어나기 위해 필요한 지표면에서의 탈출 속도는 대기의 효과와 전향력 등을 무시하더라도 약 초속 11.2km 정도다. 이를 익숙한 시속으로 바꾸면 약 40302km/h. 어마어마한 속도다. 이런 속도를 내기 위해 필요한 에너지의 양도 막대하며 그에 따라 연료소모량도 매우 커진다.
실제로 인공위성을 발사하는 로켓을 살펴보면 그 구조만 보더라도 엄청난 연료 소모를 짐작할 수 있다. 로켓의 가장 위쪽에 위치한 작은 물체가 인공위성이며 그 아래쪽의 대부분을 차지하고 있는 것은 모두 지구에서 탈출하기 위한 연료다. 그 많은 양의 연료로 증가하는 질량 때문에 필요한 연료는 더 많아지기 마련이다. 게다가 한번 사용한 로켓 발사체와 연료는 대부분 소진되고 파손돼 버리기 때문에 로켓 발사에 들어가는 비용은 천문학적이다.
게다가 로켓을 지구 밖으로 발사하는 것은 쉬운 일이 아니다. 로켓이나 인공위성이 제 역할을 하지 못한 채 버려지거나 발사에 실패한다면 고스란히 그 비용을 날려버리는 것이 되기 때문에 엄청난 손실을 가져오게 된다. 실제로 두 차례에 걸쳐 발사에 실패한 우리나라의 나로호 프로젝트는 나로우주센터를 포함해 약 8000여억 원이 소요됐으며 인공위성 하나의 개발 비용도 136억 원에 달했다고 한다.
하지만 달에 우주 기지를 건설하고 인류의 우주탐사 전초기지의 역할을 하게 된다면 그 효과는 엄청날 것으로 기대된다. 중력이 미미하고 대기가 없기 때문에 아주 적은 추진력만으로 우주로의 진출이 가능하며 그만큼 사고의 위험도 줄어들기 때문이다. 게다가 달에 인류의 손길이 닿기 시작하면 인류 최고의 관광지가 될 지도 모른다.
달의 유용한 성분들이 식민지화에 큰 도움
이번 연구 결과 발견된 얼음 층과 많은 물질들은 이런 일들을 현실화하는 데 큰 도움이 될 수 있기 때문에 달에서의 발견에 이목이 집중되는 것이다. 달 위에 구조물을 건설한다 하더라도 가장 큰 문제가 될 수 있는 것이 건설과 유지에 필요한 자원을 보충하는 것인데 이를 달에서 직접 충당할 수 있다면 소모하는 자원 면에서 뿐만 아니라 그것을 운송하는 비용까지 절감할 수 있기 때문이다. 특히나 발견된 원소들 중 수소는 로켓의 연료로 쓰일 수 있어 그 가치가 매우 크다.
또한 물 같은 경우 달에 기지를 건설하고 유지할 때 필요한 식수를 제공해 줄 수도 있고 이를 분해해 산소와 수소를 얻어 연료로 사용할 수도 있다. 달에 있는 얼음 층에 해당하는 물을 지구에서 달까지 가져가려면 수십 조 달러, 우리 돈으로 수 경원에 해당하는 상상치도 못할 비용이 소요될 것이란 분석도 있다. 그만큼 달에서의 얼음 층 발견은 의미가 크다.
하지만 문제점도 지적된다. 발견된 원소들 중 수은도 포함돼 있었기 때문에 그 독성으로 인해 달의 물을 식수로 사용할 수 있느냐는 것이다. 수은이 몸에 쌓이면 신경계에 이상을 일으키는 수은 중독을 유발할 수 있기 때문이다. 허나 설사 그렇다 해도 이를 정제해 사용하는 것이 지구로부터 조달하는 것보다는 이득이 될 것이며 비단 식수뿐만이 아니라도 많은 용도로 사용할 수 있기 때문에 어찌됐든 긍정적인 효과를 가져다 줄 것은 분명하다.
미국과 러시아, 유럽 등의 우주 강대국들은 이미 달에 식민지를 건설하겠다는 계획을 발표한 바 있다. 달에 사람이 살 수 있는 것은 아주 먼 미래일지도 모르지만 달에서 채취한 얼음을 녹인 물 한통이 고가에 거래될 날은 머지않았을 지도 모른다.
- 조재형 객원기자
- alphard15@nate.com
- 저작권자 2010-10-26 ⓒ ScienceTimes
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