귀환기술

[강연] 지구탈출계획 : 화성에서 살아남기 (3) _ by이정은 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 8강 | 8강 ③

인류의 화성 탐사는 더 이상 공상 과학 영화 속 이야기가 아닙니다. 일론 머스크의 스페이스X는 2025년을, NASA는 2030년대를 목표로 인류의 첫 화성 착륙을 준비하고 있습니다. 비록 기술적 문제로 일정이 다소 지연될 가능성은 있지만, 화성 탐사의 핵심 목적은 명확합니다. 바로 생명체의 존재 여부를 확인하고 소행성대에 매장된 희귀 자원을 확보하기 위한 전초 기지를 마련하는 것입니다. 로봇이 수십 년간 해결하지 못한 의문을 인간이 직접 가서 해결할 수 있다는 기대감이 이 거대한 여정을 이끄는 원동력이 되고 있습니다. 왜 수많은 행성 중 화성일까요? 가장 큰 이유는 생명 유지의 필수 요소인 물이 얼음 형태로 존재하기 때문입니다. 또한 화성은 다른 행성들에 비해 상대적으로 지구와 가깝고 탐사 현실성이 높습니다. 화성은 단순히 탐사의 대상을 넘어, 소행성대와 인접해 있어 희귀 자원을 지구로 가져오는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이러한 지리적 이점 덕분에 화성은 인류가 지구 밖으로 영토를 확장하기 위한 가장 유력한 후보지로 꼽힙니다. 과학자들은 화성에서 생명체 흔적을 찾는 것이 인류 역사의 거대한 전환점이 될 것이라고 확신합니다. 화성 정착을 위해서는 극한의 환경을 극복할 첨단 기술이 필수적입니다. 화성에는 지구와 같은 자기장이 없어 고에너지 입자와 방사선으로부터 신체를 보호할 장치가 필요합니다. 또한 대기를 인위적으로 생성하거나 거주 구역 내에서 산소를 공급하는 기술도 연구되고 있습니다. 장기 체류를 위해서는 음식과 물의 자급자족이 중요하며, 특히 물을 100% 재활용하는 생명 유지 장치는 필수적입니다. 3명의 대원이 화성을 왕복하기 위해 필요한 물자와 식량만 10톤에 달하기 때문에, 이를 효율적으로 관리하고 운반하는 기술이 탐사의 성패를 좌우할 것입니다. 화성 탐사에서 가장 어려운 과제 중 하나는 '지구로의 귀환'입니다. 현재 기술로 화성 착륙은 가능하지만, 화성의 중력을 이겨내고 다시 이륙하여 지구로 돌아오는 기술은 아직 완벽히 확보되지 않았습니다. 화성의 중력은 달보다 강하며, 이륙에 필요한 연료를 지구에서 모두 가져가는 것은 무게 문제로 인해 매우 어렵습니다. 따라서 화성 현지에서 연료를 조달하거나, 이륙 효율을 극대화하는 혁신적인 추진 시스템이 개발되어야 합니다. 단순히 가는 것만이 목적이 아니라 안전하게 돌아오는 것까지 포함되어야 진정한 의미의 유인 탐사가 완성될 수 있습니다. 화성의 희박한 대기 환경은 탐사 방식에도 변화를 요구합니다. 지구 대기 밀도의 1%에 불과한 화성에서 비행하기 위해서는 기존과는 다른 형태의 드론이 필요합니다. 양력을 얻기 위해 프로펠러를 이중으로 장착하고 초고속으로 회전시키는 기술이 연구되고 있으며, 이는 바퀴 달린 로버가 가기 힘든 험난한 지형을 정찰하는 데 큰 도움을 줄 것입니다. 이러한 정찰용 드론은 우주 비행사들에게 실시간 내비게이션 역할을 하며 탐사 효율을 획기적으로 높여줄 것으로 기대됩니다. 현재 지구의 유사한 환경에서 프로토타입 테스트가 진행 중이며, 이는 미래 화성 탐사의 핵심 장비가 될 것입니다. 기술적 문제 못지않게 중요한 것이 우주 비행사의 신체적, 정신적 건강입니다. 화성 왕복에는 약 1,000일이라는 긴 시간이 소요되며, 이 기간 동안 비행사들은 좁은 우주선 안에서 고립된 생활을 견뎌야 합니다. 무중력 상태가 지속되면 뼈와 근육이 약해지고 심혈관계에 무리가 가기 때문에, 이를 방지하기 위한 혹독한 훈련과 건강 관리 시스템이 뒷받침되어야 합니다. 또한 장기간의 고립으로 인한 심리적 스트레스를 관리하기 위해 동료 간의 유대감 형성과 정신적 안정감을 주는 프로그램이 필수적입니다. 우주 탐사는 결국 인간이 수행하는 일이기에 인적 자원의 관리가 무엇보다 중요합니다. 지구에서의 연구는 화성 탐사의 밑거름이 됩니다. 우주 생물학자들은 호주의 사막처럼 화성과 지질학적으로 유사한 곳에서 지구 초기 생명체의 흔적인 스트로마톨라이트를 연구하며 화성에서 무엇을 찾아야 할지 학습합니다. 특히 광합성을 통해 산소를 만드는 박테리아를 화성에 이식하여 대기를 변화시키는 테라포밍 기술은 인류의 화성 거주를 위한 장기적인 비전입니다. 이러한 지구 기반의 모의 훈련과 미생물 연구는 화성 탐사 로봇의 착륙지를 선정하고, 인류가 화성에서 생존할 수 있는 구체적인 전략을 세우는 데 결정적인 역할을 하고 있습니다.