달 한 바퀴 걷는데 얼마나 걸릴까?

과학기술

달 한 바퀴 걷는데 얼마나 걸릴까?
분화구 등 장애물 없으면 하루 4시간씩 약 1.5년 걸려

2021.04.05 09:00 이강봉 객원기자

미 항공우주국(NASA)에 따르면 지금까지 12명의 인간이 달 표면에 발을 디뎠다.

1969년에서 1972년 사이 아폴로 임무(Apollo missions)에 참여한 사람들이다. 당시 지구로 다시 전송된 영상을 보면 달에서 걸어 다니는 것이 얼마나 어려웠는지 보여주고 있다.

중력이 지구의 6분의 1 수준인 상황에서 인형처럼 뒤뚱뒤뚱 걸어 다니는 우주인들의 모습이 우스꽝스러워 보이기까지 했다. 그러나 최근 상황이 달라지고 있다. 미 항공우주국(NASA) 연구는 달에 착륙한 우주인들이 이전보다 훨씬 더 빠르게 이동할 수 있다고 설명하고 있다.

1969년 11월 14일 달에서 두 번째 탐사를 진행 중인 아폴로 우주인. 당시 시속 2.2km에 불과했던 걷는 속도가 시속 5km이상으로 빨라지면서 달 전체를 사람이 직접 탐사할 수 있는 장비들이 개발되고 있다. ⓒNASA

우주복 개선해 지구처럼 활보할 수 있어

NASA에 따르면 과거 달에 착륙해 아폴로 임무를 수행하던 우주비행사들은 낮은 중력으로 인해 시속 2.2km의 속도로 움직여야 했다.

이처럼 속도가 느렸던 것은 이동성을 염두에 두지 않고 설계된 투박하고 가압된 우주복 때문이다. 그러나 이들 ‘문워커(moonwalker)’ 들이 지금처럼 날렵한 수트를 입었다면 이동하기가 훨씬 쉬웠으리라는 것이 관계자들의 판단이다.

지난 2014년 NASA에서 ‘실험생물학 저널(Journal of Experimental Biology)’에 발표한 논문에는 지구와 비교해 6분의 1에 불과한 달의 낮은 중력 상태에서 사람이 얼마나 빨리 걷고 뛸 수 있는지 테스트한 내용이 담겨 있다.

DC-9 항공기 안에 설치된 실험 장치 속에서 진행된 테스트에는 3명의 우주인을 포함해 모두 8명이 참가했다.

실험 결과 참가자들은 최대 시속 5km의 속도로 걸어갈 수 있었다. 이 수치는 과거 아폴로 우주 비행사의 보행 속도인 시속 2.2km와 비교해 2배가 더 넘는 것이다. 논문은 지구에서 사람들의 평균 보행속도인 시속 7.2km에 훨씬 가깝다고 평가했다.

참가자들이 이처럼 빠른 속도를 낼 수 있었던 것은 지구에서 달리기하는 것처럼 자유스럽게 팔을 휘두를 수 있었기 때문이다. 팔을 이용한 진자 운동은 달의 중력 부족 상태를 부분적으로 보완할 수 있었다.

과거 아폴로 우주 비행사가 달 표면에서 그렇게 느리게 움직여야 했던 이유 중의 하나는 두툼한 옷 때문에 걸으면서 팔을 휘저을 수 없었기 때문인데 이를 보완하면서 걷는 속도를 크게 향상할 수 있었다.

최근 들어서는 첨단 소재와 기술을 통해 달 중력 상황에서 자유스러운 움직임이 가능한 우주복을 개발 중이다.

유럽우주국(ESA)의 과학고문인 에디안 카울리(Aidan Cowley) 박사는 “향후 달 유인탐사를 위해 달에서 팔을 스윙하면서 제대로 걸을 수 있는 가벼우면서도 편안한 우주복을 개발하고 있다.”고 말했다.

NASA, ESA 등 탐사 지원 장비 개발

달 유인탐사를 준비하고 있는 과학자들이 의도하고 있는 것은 인류가 달 표면을 걸어 다니면서 자유롭게 그곳을 탐사하는 것이다.

달의 둘레가 1만921 km인 점을 감안하면 시속 5km로 쉬지 않고 걸었다고 했을 때 91일이 걸린다. 그러나 91일 동안 쉬지 않고 걸을 수는 없기 때문에 실제 달 주위를 걷는 데는 훨씬 더 오랜 시간이 걸릴 것이다.

더구나 달 주위를 걷다 보면 곳곳에 위험한 지형이 나타나기 때문에 우회로를 찾아내는데 많은 시간이 걸린다. 이럴 때는 탐사를 지원할 수 있는 수송 장비 등이 지원해야 하고 결과적으로 많은 시간이 걸리게 된다.

더 큰 문제는 물, 음식, 산소와 같은 물질들을 보관할 수 있는 장비를 운반하는 일이다. 지구처럼 배낭을 이용할 수 있지만 그렇게 될 경우 걷는 행보에 지장을 주어 우주인을 피곤하게 하고 탐사 속도를 훨씬 더 지연시킬 수 있다.

따라서 운반을 전담할 수 있는 지원 차량이 있어야 하는데 NASA, ESA 등에서는 차량 개발을 위해 다양한 실험을 진행하고 있다.

ESA 카울리 박사는 “탐사 임무를 수행할 때 실제로 우주 비행사를 현장에서 지원할 수 있는 휴대용 미니 기지와 같은 ‘가압 로버(pressurized rover)’를 개발하고 있다.”라고 말했다. 이 압축된 로버를 활용해 밤에는 숙소 등으로 활용할 수 있다는 것.

이 숙소는 달의 뜨겁고 추운 유별난 기후 상황에서 우주인의 생명을 보존할 수 있는 매우 중요한 장비다.

달의 절반 이상은 낮이 지속되고 있지만, 절반은 밤이 지속된다. 그런 만큼 달의 적도는 낮 동안에 약 100℃, 밤에는 영하 180℃에 달하는데 이런 극한 상황에서 직접 탐사를 위한 철저한 준비가 필요하다.

방사선 역시 신중하게 고려해야 할 요소다. 지구와 달리 달에는 표면에 도달하는 방사선을 편향시키는 자기장이 없다. 방사선으로부터 우주인을 보호하기 위해 우주복 등에 특수 기능을 설치해야 한다.

카울리 박사는 “이런 장비들을 모두 갖출 경우 하루 3~4시간 정도를 최고 속도로 걸을 수 있다.”라고 말했다. “하루 4시간 동안 시속 5km 속도로 걸었을 때 분화구로 인해 방해받지 않는다면 달을 한 바퀴 도는데 약 547일, 약 1.5 년이 걸릴 수 있다.”고 말했다.

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