기획·칼럼

화성으로 간 쌍둥이들, 그리고 Mars2020

[별들의 후손이 들려주는 천문학 이야기] 인류의 화성 이동 탐사 로봇(1) 쌍둥이로버와 큐리오시티

인류는 오래전부터 또 다른 지구를 찾는 꿈을 가지고 살아왔다. 이는 또한 물리학과 천문학의 최종 목표이기도 하다. 생명체가 존재하는 또 다른 지구를 찾기 위해서는, 적당한 온도를 지니는 동시에 생명체 생존에 가장 기본적인 물질인 물이 존재할 수 있는 행성을 찾아야 한다.

우리 태양계 안에서 생명체가 존재하기에 적당한 온도를 지닌 행성은 지구와 화성뿐이다. 따라서 인간은 화성 내의 물의 존재 유무를 알기 위해서 많은 시간을 노력해왔다. 지난 수십 년간의 화성 탐사와 패스파인더에 실렸던 첫 번째 이동 탐사 로봇 (로버) 소저너의 기여로 현재는 화성에 물이 존재하지 않는다는 점을 밝혀냈다.

하지만 과거에는 물이 존재했을 것이라고 여겨지고 있는데, 이는 화성에서 물이 흘렀던 흔적들이 많이 발견되었기 때문이다. 따라서 인류는 과거에 물이 흘렀던 흔적들이 담긴 토양과 암석 등을 중심으로 물에 대한 근원을 밝혀내기 위해서 최첨단 분석장비와 함께 두 번째 및 세 번째 이동 탐사 로봇들인 쌍둥이 로버들을 화성에 보냈다.

인류의 두 번째 및 세 번째 로버들인 스피릿과 오퍼튜니티의모습 ©게티이미지

인류의 두번째 로버이자 쌍둥이 형의 정식 명칭은 화성 탐사 로버-A(MER-A: Mars Exploration Rover-A) 이고 세 번째 로버이자 쌍둥이 동생의 명칭은 화성 탐사 로버-B(MER-B: Mars Exploration Rover-B)이다. 하지만 이들은 각각 스피릿과 오퍼튜니티라는 이름으로 더 유명하다.

이들은 화성의 생명체 존재 여부와 행성의 대기 그리고 기후 등을 탐구하였다. 또한 주로 풍화, 침식, 화산 활동, 그리고 가장 중요한 운석 충돌의 여부 등의 어떠한 지질학적인 변화가 화성에서 물의 사라짐을 야기했는지를 중심으로 자료들을 수집했다. 물이 존재하지 않는 현재의 화성 대기와 물이 존재했을 것이라고 여겨지던 과거의 화성 대기가 얼마나 달라졌을지가 가장 중요한 탐구 사항이었기 때문이다.

마지막으로, 이들의 뒤를 이을 화성 로버들과 유인 탐사 준비를 위한 각종 정보를 수집하는 것도 그들의 중요한 임무였다. 인류가 화성에 발을 디디게 되는 순간을 위해서, 여러 가지 변수들을 조사하는 것은 미래 탐사를 위한 가장 기초적인 준비이기 때문이다.

이들의 당초 계획은 지구 시간으로 3달 남짓, 즉 90일 동안 활동할 계획이었지만, 쌍둥이 모두 예상일을 크게 넘겼다.

실제로 스피릿은 5년이 넘게 활동하면서 2010년 화성의 겨울을 지내기 위해 동면에 들어갔다가 통신이 두절되었다. 1년 동안 수차례 교신을 시도하였으나 태양 전지판의 이물질 때문에 교신이 더 이상 불가능해졌다.

오퍼튜니티 역시 화성의 메리디아니 평원에서 발열막 운석(Heat Shield Rock: Oppotunity가 화성 대기로 들어갈 때 필요한 발열막 근처에서 발견되었기 때문에 이렇게 명명됨)을 발견하는 등 2년이 넘는 시간 동안 빅토리아 분화구에서 탐사를 진행하고 화성의 모래폭풍과 싸우면서 15년 동안이나 임무를 수행하였다. 역시 태양 전지를 덮은 모래 먼지 탓에 더 이상의 교신이 불가능하기에, 화성에 인류가 도착하기 전까지 쌍둥이 로봇들은 모두 긴 잠을 자고 있다.

쌍둥이들의 뒤를 이어서 2012년에 화성에 도착한 네 번째 탐사 로버 큐리오시티는 소형차 한대 정도의 엄청난 크기를 자랑한다. 태양전지와 함께 모래폭풍과 수차례 싸워가면서 사투를 벌였던 쌍둥이 로버들과는 다르게, 큐리오시티는 원자력 전지를 탑재했다. 때문에 최소 수명이 15년 가까이 되는 어마어마한 힘을 가지고 있다. 큐리오시티는 매년 다가오는 생일 때마다 홀로 생일 축하 노래를 부르면서, 황사로 가득한 화성에서도 여유롭게 작동 중이다.

2018년 큐리오시티는 아주 중요한 결과를 지구에 보내왔다. 토양 시료 분석기를 이용해 화성 적도 부근에서 발견한 암석 내부의 성분을 분석한 결과 유기 화합물의 증거를 발견했기 때문이다. 유기 화합물은 생명을 이루는 기본 물질들의 증거이기 때문에, 물의 발견에도 견줄 만한 중요한 발견이다. 또한, 화성 대기 속 메탄 농도가 계절에 따라 변한다는 사실도 새롭게 밝혀냈다. 하지만 이는 또한 생명체나 여러 무기 물질들의 상호작용에 의한 것일 수도 있으며, 운석 등을 통한 메탄의 이동일 수도 있기 때문에 지속적인 연구가 필요한 사항이다.  

인류의 네 번째 로버인 큐리오시티의 화성 착륙 상상도 © 게티이미지

이 기세를 몰아서 올해 여름 다섯 번째 화성 탐사 로버가 발사된다. 기존 명칭은 Mars2020이었지만 공모전을 통해서 이름을 모집한 결과, 버지니아주 버크의 레이크브래독 7학년 학생인 알렉산더 매더 군이 제출한 ‘인내’를 뜻하는 ‘퍼서비어런스(Perseverance)’ 라는 이름으로 최종 명칭이 결정되었다. 무려 28000개의 이름 중에서 인내라는 이름을 택한 것은 어쩌면 쌍둥이 로봇처럼 끈질긴 사투를 바라기 때문이 아닐까 생각된다.

퍼서비어런스는 2020년 7월에서 8월 사이에 발사될 예정이고 2021년 2월경에 화성의 제제로 분화구에 착륙할 계획이다. 퍼서비어런스의 목표는 물을 넘어서 과거 미생물의 흔적을 찾는 것이고 역시 화성의 기후와 지질학적 탐사를 하게 된다. 쌍둥이 로봇과 큐리오시티가 했던 것처럼 화성의 암석과 먼지 샘플을 수집/분석해서 지구에 보내고 인류의 미래 화성 여행을 위한 계획도 준비할 수 있게 도와줄 것이다.

또한 최초로 줌(Zoom) 기능이 있는 천연색 정밀 사진 카메라가 장착되며, 이로 인해서 3D 입체 촬영이 가능해지면서 화성 대기 탐사와 토양 연구에 큰 도움이 될 것이라고 기대된다.

인류의 다섯 번째 로버인 퍼서비어런스의 화성 착륙 상상도 © 게티이미지

포기하지 않고 인내하면서 미래를 개척하는 의미를 담은 퍼서비어런스처럼, 인간 역시 화성 정복을 포기하지 않을 것이다. 언젠가 인류가 화성에 발을 디디게 될 날이 오게 되면, 인류의 목표는 자연스럽게 또 다른 행성 그리고 마침내 외계행성으로 향하게 될 것이다. 그날이 오고 있다.

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