미 항공우주국(NASA)이 닮고 싶어 하는 인물은 아마도 로마 제국의 ‘시저(Caesar)’ 황제가 아닐까? 그의 이름을 딴 우주 탐사 프로젝트가 본격적으로 가동될 예정이기 때문이다.

이전에 가보지 못했던 미지의 세계를 정복하려는 야심은 시저나 NASA나 매 한가지로 보인다. 시저가 유럽을 넘어 아프리카와 아시아의 일부까지 정복했다면, NASA는 우주 끝에서 날아오는 혜성을 2020년대 안에 정복하기 위한 준비에 매진하고 있다.

NASA는 오는 2020년대 중반까지 추진할 두 개의 우주 탐사 임무를 선정했다고 최근 보도하면서, 혜성과 토성의 위성을 탐사하는 두 가지 임무는 ‘뉴프런티어’ 프로그램에서 제안된 6개 과제 중에서 엄선하여 결정한 것이라고 밝혔다. (관련 기사 링크)

뉴프런티어 프로그램에서 다뤄지고 있는 과제는 △혜성 표면에서 토양 및 먼지 샘플 회수 △달 극지방에 위치한 분지 지역의 토양 샘플 회수 △토성 위성인 타이탄 및 엔셀라두스의 탐사 △토성 탐사선 발사 △목성과 같은 궤도상의 트로이 소행성군 탐사 △금성 탐사 등으로서 모두 6개다.

로제타의 임무를 완수하기 위한 시저 프로젝트

혜성에 있는 토양과 먼지 등을 입수하여 연구하는 것은 천문학자들의 오랜 염원이다. 우주 탄생의 비밀을 풀어줄 결정적인 단서가 그 안에 숨겨져 있다고 생각하기 때문이다.

그런 염원을 풀기 위해 과거 일본은 하야부사 탐사선을 보냈고, EU는 로제타 탐사선을 보냈지만 기대했던 만큼의 성과를 내지는 못했다. 따라서 NASA가 준비하고 있는 시저(CAESAR) 프로젝트는 이들이 못 다 이룬 혜성 탐사를 완성하기 위한 완결판이라 할 수 있다.

CAESAR 프로젝트의 정식 명칭은 ‘Comet Astrobiology Exploration SAmple Return’으로서 번역하자면 ‘혜성 우주생물학 탐사 샘플 귀환’으로 풀이된다. 우주생물학이란 표현은 혜성의 생명체를 탐사하러 간다는 의미가 아니라 먼지나 토양을 조사하면서 유기물 등을 발견할 가능성도 있기 때문에 이를 포괄적으로 표현한 것이다.

지구에서 생명이 탄생하게 된 배경을 추정하는 수많은 기원설 중에서 가장 유력한 가설이 바로 혜성을 통해 유기물이나 생명체가 전달되었다는 가설이기 때문.

NASA는 CAESAR 프로젝트를 통해 그들보다 먼저 혜성 탐사를 실시했던 로제타 탐사선의 못 다 이룬 임무를 완수한다는 계획이다. 프로젝트의 탐사 대상이 바로 로제타가 탐사했던 ‘67P/추류모프-게라시멘코(67P/Churyumov–Gerasimenko)’ 혜성이라는 점도 이런 추정이 사실임을 뒷받침하고 있다.

NASA의 관계자는 “CAESAR 프로젝트의 핵심은 혜성의 핵에서 샘플을 채취한 뒤 이를 지구로 가져오는 것”이라고 밝히며 “혜성의 표면이 아닌 핵에서 샘플을 채취하는 만큼 기술적 어려움은 있겠지만, 지구 탄생 및 생명체 발생의 비밀을 풀기에는 더없이 좋은 표본이 될 것”이라고 기대했다.

잠자리 형태 드론으로 토성 위성을 공중에서 탐사

NASA가 오는 2020년 중반까지 완료할 또 하나의 우주 탐사 프로젝트는 토성 위성인 타이탄을 탐사하는 것이다. 흥미로운 점은 CAESAR 프로젝트와는 달리 탐사 방식이 이미 어느 정도는 결정되어 있다는 사실이다.

CAESAR 프로젝트는 아직 탐사선의 형태가 결정되어 있지 않은 반면에 타이탄 프로젝트는 드론을 이용하여 위성의 하늘을 날면서 탐사를 한다는 것이 NASA의 계획이다.

이를 위해 NASA는 미 존스홉킨스대 응용 물리학 연구소와 손을 잡고 마치 잠자리를 연상시키는 듯한 독특한 모양의 쿼드콥터(Quadcopter) 드론을 공동으로 개발하고 있다.

드래곤플라이(Dragon Fly)라고 명명된 이 드론은 일단 낙하산을 이용하여 타이탄 표면에 착륙하게 된다. 이후 프로펠러를 이용해서 하늘을 날게 되는데, 동력원으로는 태양이 멀리 떨어져 있는 관계로 원자력 전지가 사용될 전망이다.

공동 연구진이 화성처럼 육상으로 다니는 탐사 로봇이 아니라 공중에 뜬 채 날아다니는 드론 형태의 탐사 로봇을 구상하고 있는 이유는 타이탄의 환경과 밀접한 관련이 있다. 타이탄의 대기는 일단 두껍고 밀도도 풍부해서 드론을 날리기에 적합하기 때문이다.

더군다나 타이탄의 중력이 지구보다 낮기 때문에 한 번 비행하면 10~20km 정도의 장거리 비행도 쉽게 날 수 있다는 것이 공동 연구진의 예상이다.

공동 연구진의 한 관계자는 “잠자리 드론은 우선 이동성이 자유롭기 때문에 타이탄의 여러 곳을 움직이면서 데이터를 수집할 수 있다”라고 언급하며 “데이터를 통해 대기 성분을 분석하고 지형을 파악하게 되면 태양계 내 천체 중에서 가장 큰 관심을 받고 있는 타이탄의 정체에 대해 알 수 있을 것”이라고 말했다.

이에 대해 NASA 관계자는 “67P 혜성 탐사와 타이탄 위성 탐사에 8억 5000만 달러의 예산을 배정했다”고 밝히면서 “빠르면 올해부터 탐사선 개발 및 제작과 관련하여 구체적인 로드맵이 나올 수 있을 것”이라고 전망했다.

한편 NASA는 6개의 뉴프론티어 과제 중에서 두 개의 과제에 대해 연구개발비를 추가로 배정했는데, 바로 타이탄과 함께 많은 관심을 받고 있는 토성 위성인 엔셀라두스와 금성의 탐사 과제들이다.

특히 금성 탐사와 관련해서는 이전에 실패했던 경험을 거울삼아 극한 환경에서도 작동할 수 있는 고성능 카메라 및 이동 시스템을 NASA가 개발하고 있는 것으로 알려져 귀추가 주목되고 있다.