신문은 선생님

"우주에서 자랑스러운 미국인의 운명을 되찾아 오겠다!"

최근 도널드 트럼프 미국 대통령이 달과 화성에 사람을 보내는 내용의 '우주 정책 지침'을 발표했어요. 1969년 7월 미국의 우주 탐사선 '아폴로 11호'가 인류 최초로 달에 착륙했는데, 이번에는 달뿐 아니라 화성에도 사람을 태운 유인(有人) 탐사선을 보내겠다는 것이지요. 인류가 머지않아 할리우드 영화 '마션'처럼 화성에 사람이 사는 기지를 짓게 될까요?

◇지구와 가장 비슷한 별, 화성

태양과 그 태양을 중심으로 돌고 있는 행성 8개를 '태양계'라고 해요. 태양계의 행성 8개는 수성·금성·지구·화성·목성·토성·천왕성·해왕성인데, 지구를 기준으로 그 안쪽을 돌고 있는 행성을 '내행성'이라 하고 지구 바깥쪽을 돌고 있는 행성을 '외행성'이라고 하지요. 화성은 지구보다 바깥쪽을 돌고 있는 외행성에 속하지만, 다른 외행성들과는 조금 달라요. 목성·토성·천왕성·해왕성이 대부분 기체로 이뤄진 행성인 데 반해, 화성은 지구처럼 암석으로 구성돼 있어요. 그래서 화성을 수성·금성과 함께 '지구형 행성'이라고 불러요.

화성은 태양계 행성 중 가장 큰 관심을 받아온 천체인데요. 생명체가 존재할 가능성이 높다고 여겨지기 때문이에요. 또 지구와 환경이 가장 비슷해서 나중에 사람들이 이주해서 살 수 있는 '제2의 지구' 후보로 꼽혀왔지요. 사람이 밟고 디딜 수 있는 땅도 있고, 물도 존재하며, 주성분이 이산화탄소이긴 하지만 대기도 있답니다.

화성이 지구와 가장 비슷한 점은 봄·여름·가을·겨울 사계절이 있다는 거예요. 지구는 자전축(남극과 북극을 수직으로 연결한 축)이 23.5도 기울어진 상태로 태양 주변을 돌기 때문에 시기와 지역마다 태양 에너지를 받는 양이 달라요. 이 때문에 사계절이 나타나게 되지요. 그런데 화성도 지구처럼 자전축이 25도 정도 기울어져 있어 사계절이 나타난답니다. 화성의 자전(스스로 회전) 주기도 지구와 비슷해서 지구는 24시간마다 한 번씩 회전하는데 화성은 24시간 37분마다 한 번씩 회전하지요. 화성의 하루가 지구에서의 하루와 비슷한 셈이에요.

그렇지만 화성은 분명 지구와 다른 행성이에요. 태양과 2억2700만㎞ 떨어져 있어서 지구와 태양 간 거리(1억5000만㎞)보다 1.5배 넘게 멀리 있어요. 이런 차이 때문에 태양 에너지가 훨씬 적게 영향을 미쳐요. 화성의 1년은 지구보다 2배 가까이 긴 687일이고, 평균 기온은 영하 60도 정도로 몹시 춥답니다. 또 화성은 지구보다 지름이 작고(6800㎞) 질량은 지구의 10분의 1 수준인데 중력이 지구의 38%밖에 되지 않지요. 대기는 대부분 이산화탄소(약 95%, 질소 3%·아르곤 1.6%·산소 등 나머지 0.4%)예요. 우리가 화성에서 살려면 이런 부분들을 어떻게 극복할지 고민해야 할 거예요.

◇1960년대부터 시작된 화성 탐사

인류가 우주에 인공위성을 처음 쏘아 올린 건 1957년(러시아 스푸트니크 1호)이에요. 이후 수많은 우주 탐사선이 발사됐지요. 이 중에는 화성을 향해 쏘아 올린 탐사선도 많았어요. 하지만 먼 행성으로 우주선을 보내는 어려운 일인 만큼 좋은 소식이 쉽게 나오지 않았지요. 1965년 미국의 우주 탐사선 '매리너 4호'가 화성 근처를 비행하며 표면을 촬영하는 데 성공했지만, 착륙하는 데는 그로부터 10년이 더 걸렸답니다.

1976년 미국의 무인(無人) 우주 탐사선인 '바이킹호'가 화성 표면에 처음으로 착륙했어요. 바이킹호는 화성의 대기권에 들어갈 때 발생하는 엄청난 마찰열을 견디기 위해 각종 방열(防熱·뜨거운 열이나 불길을 막는 것) 장치를 달았고, 역추진 로켓(진행 방향과 반대로 가스 등을 내뿜는 로켓)을 이용해서 낙하 속도를 줄이는 방법을 사용했지요.

이렇게 어렵게 착륙에 성공한 바이킹호가 찍어 보내온 사진에는 화성에 물이 흘렀던 계곡의 흔적이 보였답니다. 물이 있다는 건 생명체가 존재하거나 존재했을 가능성이 있다는 얘기와 같지요. 이후 발사된 화성 탐사선들은 화성에 생명체가 살았는지, 대기 성분이나 지질 활동이 지구와 어떻게 다른지 등을 꼼꼼하게 살펴봤어요.

화성 탐사에서 가장 중요한 발견은 2002년 미국의 '마스 오디세이호'가 물의 존재를 발견한 거예요. 조사 결과 화성 지표면 아래 꽤 많은 물이 있을 가능성이 드러난 것이죠. 2008년 '피닉스호'가 다시 화성을 탐사하면서 "화성에 물이 있다"는 사실을 공식적으로 발표했어요. 지금 화성에는 2011년 11월 쏘아 올린 로버(Rover·탐사 차량) '큐리오시티'가 활동하면서 정밀 탐사 활동을 벌이고 있답니다.

◇2033년, 화성에 우주인 보낸다

미국은 오는 2033년쯤 화성에 사람이 탄 우주 탐사선 '딥 스페이스 트랜스포트(DST)'를 보내는 걸 목표로 하고 있어요. 지금까지는 사람이 타지 않은 무인(無人) 우주선을 보내 사진을 찍거나 로봇으로 탐사를 했지만, 조만간 사람을 직접 보내 화성 땅을 밟아가며 연구하겠다는 것이지요.

우선 미국은 2020년대 달 궤도에 유인 우주 정거장 '딥 스페이스 게이트웨이(DSG)'를 구축한다는 계획이에요. 지구에서 화성으로 가는 것보다 달에서 화성으로 가는 게 더 효과적이기 때문이지요. 지구에서 화성에 곧바로 가려면 우주선을 지금보다 2배 이상 크게 만들어야 해요. 지구 중력을 벗어나 먼 거리를 가려면 엄청난 연료를 싣고 다녀야 하고, 화성 여행에 소요되는 3년간 우주인들이 사용할 산소와 관찰 기지, 생활용품 등 다양한 물품을 실어야 하기 때문이지요. 하지만 달 궤도에 우주 정거장을 세우고 거기서 우주선을 제작해 화성으로 가면 이보다 적은 돈으로 화성까지 갈 수 있답니다.

지금부터 16년 후 인류는 과연 화성에 첫 발자국을 남길 수 있을까요? 새로운 우주 역사에 도전하는 과학자들이 인류의 삶을 태양계 너머까지 넓힐 수 있을지 기대해봐요.