미·중 화성 탐사선, 중간점 넘었다

내년 2월 거의 동시에 화성 도착 예정

지난 10월 27일 미항공우주국(NASA)의 퍼시비어런스 로버가 지구-화성 비행경로의 중간지점을 돌파했다. 발사 후 석 달 만에 2억 3540만 km 거리를 비행한 셈이다.

다음 날인 28일 중국국가항천국(CNSA)은 약 2억 5600만 km를 비행한 톈원 1호가 3차 궤도 수정에 성공했다고 밝혔다. 로버와 궤도선으로 구성된 중국의 화성 탐사선은 퍼시비어런스보다 6일 앞서 발사됐다. 이처럼 미국과 중국 탐사선이 나란히 화성으로 향하면서 화성 탐사 열기가 고조되고 있다.

화성 진입 캡슐에 탑재된 퍼시비어런스 로버. ⓒ NASA / JPL-Caltech

2억 4000만 km를 비행한 톈원 1호의 모습. 탐사선에서 방출된 작은 카메라로 촬영한 듯 보인다. ⓒ CNSA

두 탐사선은 비슷한 시기에 화성 인근까지 도달하지만, 퍼시비어런스 로버가 먼저 착륙에 나선다. 퍼시비어런스는 내년 2월 18일 화성 도착 후 곧바로 착륙할 예정이다. 아직 통신 중계용 탐사 위성을 갖지 못한 중국은 톈원 1호의 궤도선을 위성 궤도에 진입시키고, 4월 말이 되어서야 착륙선을 분리한다.

로버 성능에서는 미국이 앞서

미국은 지금까지 화성 착륙을 8번이나 성공했다. 그중에 로버는 소저너, 스피릿과 오퍼튜니티, 큐리오시티까지 4대였다. 크기도 점차 대형화됐다. 스피릿은 185kg이었지만, 큐리오시티는 899kg으로 원자력전지까지 갖춰 8년째 임무를 수행하고 있다.

본체 무게가 1025kg인 퍼시비어런스는 역대 화성 로버 중 가장 대형이다. ⓒ NASA / JPL-Caltech

톈원 1호 착륙선과 로버 모형. 스피릿, 오퍼튜니티 로버보다 조금 더 무겁다. ⓒ CGTN / CCTV

이번에 착륙할 퍼시비어런스 로버는 큐리오시티 로버와 크기가 비슷하지만, 다양한 장비를 탑재해서 무게는 더 늘어났다. NASA는 1톤이 넘는 대형 로버를 화성까지 보내기 위해 강력한 아틀라스-V 541 로켓으로 발사했다.

반면, 중국은 신형 발사체인 창정 5호를 이용해서 톈원 1호를 발사했다. 아틀라스-V보다 운반 중량에서 앞서는 창정 5호로 5톤에 이르는 탐사선을 화성으로 보낼 수 있었다. 톈원 1호의 전체 중량에서 궤도선이 3175kg을 차지한다.

착륙선을 제외한 톈원 1호 로버의 중량은 240kg이다. 아직 이름이 정해지지 않은 이 로버는 스피릿, 오퍼튜니티 로버와 비슷한 형상이나 조금 더 무겁다. 태양전지를 이용해서 약 90솔(Sol, 화성일) 동안 탐사할 계획이며, 여건에 따라 더 오래 작동할 수 있다.

물과 생명체의 흔적을 찾는 것이 관건

두 탐사선은 모두 물이 흘렀던 지역에 착륙한다. 퍼시비어런스 로버의 착륙 예정지인 ‘제제로 분화구(Jezero Crater)’는 고대에 거대한 호수였던 곳으로 주변에 많은 퇴적물이 쌓여 있다고 여겨진다.

고대에 너비 40km, 수백 m 깊이의 호수였던 제제로 분화구 상상도. ⓒ NASA / JPL-Caltech

퍼시비어런스 로버의 핵심 임무는 고대 화성 미생물의 흔적을 찾는 것을 포함한 우주 생물학 연구다. 이를 통해 화성의 지질과 과거 기후를 알아내고, 유인 화성 탐사를 위한 자료를 수집할 계획이다.

NASA와 유럽우주국(ESA)은 또 다른 탐사선을 보내서 퍼시비어런스가 수집한 화성 지표면 샘플을 회수하여 지구로 가져오는 후속 임무를 추진하고 있다.

고대 화성의 바다. 북반구 대부분을 뒤덮었다. ⓒ NASA / GSFC

톈원 1호의 착륙 예정지는 화성 북위 24.748도, 동경 110.318도 인근이다. 이곳은 ‘유토피아 평원(Utopia Planitia)’이라고 불리며, 고대에 바다였던 지역으로 알려졌다.

지름이 3300km인 유토피아 평원 지하에는 많은 양의 얼음이 존재한다고 추정된다. 평원 지대라서 착륙에 방해되는 장애물이 적고, 얼음을 찾기 위해 지표면을 조금만 파도 된다는 지리적 이점이 있다.

앞으로 미국과 중국 로버의 화성 도착일이 가까워질수록 세계인의 관심을 끌게 될 전망이다. 착륙 성공 여부를 떠나서, 양측 착륙 지점의 과학적 탐사 가치를 생각하면 새로운 발견을 기대해봄직하다.

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