화성 흙 담아 오기…10년 우주 대장정이 시작됐다

나사, 화성 탐사로버 ‘퍼시비어런스’ 발사
아랍에미리트·중국 이어 올들어 세번째
생명체 흔적 찾고 화성 표본 수집해 보관
나사·유럽, 2031년 지구로 가져올 계획
사상 첫 지구외 행성 헬리콥터 비행 시도

미 플로리다주 케이프커내버럴공군기지 41번 발사대에서 대기중인 나사의 화성탐사선. 나사 제공 

사상 처음으로 화성 흙 수집 임무를 띤 우주선이 날아올랐다. 미국항공우주국(나사)은 30일 오전 7시50분(현지시각, 한국시각 오후 8시50분) 플로리다주 케이프커내버럴공군기지 41번 발사대에서 화성 탐사 프로젝트 ‘마스 2020’의 탐사선 `퍼시비어런스'(인내라는 뜻)를 아틀라스5 로켓에 실어 발사했다. 퍼시비어런스는 2021년 2월18일 화성에 도착한다. 미국의 아홉번째 화성 착륙선이자, 다섯번째 화성 로버(차량형 이동 탐사 로봇)다.

이로써 올해 예정한 3차례의 화성 탐사선 발사가 모두 성공했다. 앞서 20일엔 아랍에미리트가 아랍권 최초의 행성간 프로젝트인 화성 궤도선 `아말'을, 23일엔 중국이 궤도선·착륙선·로버로 이뤄진 사상 최초의 `트리플' 화성탐사선 `톈원1호'를 각각 발사했다.

나사와 유럽우주국은 2020년대 중반 두 차례 더 화성탐사선을 보내 퍼시비어런스가 수집한 화성 표본을 2031년 지구로 가져올 계획이다. 이날 발사는 10년 우주 대장정의 출발을 알리는 신호다.

노란색 동그라미가 퍼시비어런스 착륙 예정지다. 나사 제공 

무게 1톤에 바퀴 6개인 `퍼시비어런스'가 착륙하는 곳은 화성 적도 위쪽의 예제로 충돌구다. 지름 45km의 이곳은 35억년 전 강물이 흘러 들어와 호수를 형성했을 것으로 추정되는 분지다. 과학자들은 이곳에서 옛 화성 생명체 흔적을 찾을 가능성이 높을 것으로 기대한다. 퍼시비어런스에 장착된 과학장비 ‘셜록’이 자외선 레이저로 흙과 암석 속에서 과거 물이 흘렀을 시절의 유기분자 등을 찾아내는 일을 한다. 퍼시비어런스는 또 최소 687일(화성일 기준 1년) 동안 로봇팔과 드릴을 이용해 원통형 금속용기에 화성의 흙과 돌 등 표본을 수집해 담는다. 용기는 모두 43개다. 퍼시비어런스의 동력은 원자력 전지다. 방사성 동위원소 플루토늄-238이 자연붕괴하는 과정에서 발생하는 열 에너지를 전기로 바꾼다.

퍼시비어런스에는 몇가지 과학 실험 장비가 실려 있다. 우선 무게 1.8kg에 날개 길이 1.2미터의 소형 헬리콥터 `인제뉴이티'(창의성)가 있다. 나사는 30일 동안 5번의 비행실험을 할 계획이다. 화성처럼 공기가 희박한 곳에서 어떻게 비행기를 띄울 수 있는지 확인하기 위한 실험이다. 90초 동안 5미터 위로 날아 150미터를 왕복비행하는 게 목표다. 성공할 경우 인제뉴이티는 지구 이외 행성에서 인류가 띄운 최초의 비행체가 된다.

화성 대기의 96%를 차지하는 이산화탄소에서 산소를 뽑아내는 ‘목시’라는 장비도 있다. 나사는 화성 대기를 흡입한 뒤 먼지와 오염 물질을 제거하고 이산화탄소를 산소로 바꿔주는 실험을 한다. 미래 유인 화성 탐사에 대비한 시험이다. 이밖에 지표면 레이더, 기상 관측 장비, 엑스선 분광기, 고해상도 카메라 슈퍼캠과 마이크가 로버에 실려 있다.

나사의 다섯번째 화성 로버인 ‘퍼시비어런스’. 나사 제공 

퍼시비어런스엔 60만년만에 고향으로 돌아가는 화성 운석도 동승했다. 60만~70만년 전 소행성이나 혜성 충돌로 떨어져 나온 뒤 우주를 떠돌다 약 1천년 전 지구에 떨어진 것으로 추정되는 현무암 조각이다. ‘SaU008'란 이름의 이 운석은 1999년 오만에서 발견된 뒤 영국 런던 자연사박물관에 보관돼 있다 이번에 귀향길에 올랐다. 화성 운석을 다시 화성으로 가져가는 이유는 레이저 분석기 ‘셜록’이 제대로 작동하는지 판별하고, 어떤 표본을 수집할지 판별하는 잣대로 활용하기 위해서다. 셜록에는 향후 화성에서 사용할 우주복과 장갑, 헬멧 소재도 실려 있다. 나사는 화성 환경이 이 소재들에 어떤 영향을 끼치는지 살펴볼 계획이다.

퍼시비어런스가 수집한 화성 표본들은 2030년대 초반 지구로 가져온다. 이를 위해 나사와 유럽우주국은 2026년 잇따라 화성에 두 대의 탐사선을 보낸다. 이 우주선들은 2028년 여름 각기 화성 표면과 궤도에 도착해 역할을 나눠 캡슐 수거 작업을 마친 뒤 2031년 지구로 돌아온다. 화성 표본을 수집해 돌아오기까지 지구에서 세 번, 화성에서 한 번 로켓을 발사한다. 나사와 유럽우주국은 이번 프로젝트 비용 27억달러(3조2천억원)를 포함해 10년간 모두 70억달러(8조5천억원)가 들 것으로 예상한다.

현재 화성 땅에서는 미국의 착륙선 인사이트와 로버 큐리오시티가 임무를 수행하고 있다. 화성 궤도에는 미국 3개, 유럽 2개, 인도 1개를 합쳐 6개의 탐사선이 비행을 하고 있다.

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