[화성=AP/뉴시스]미국 항공우주국(NASA)는 19일(현지시간) 탐사 로버 '퍼서비어런스 '(Perseverance)가 화성에 착륙하는 사진을 공개했다. AP통신에 따르면 퍼서비어런스는 전날 오후 3시55분 화성에 착륙했다. 사진에서는퍼서비어런스가 전송한 첫번째 화성 컬러 사진. 2021.02.20
지구 이외에 다른 곳에 생명체가 살 수 있을까? 제2의 지구 ‘화성’
우주에는 물과 공기가 없어서 생명체가 존재하기 어렵다. 만약 생명체가 살 수 있는 환경이 된다면 가장 가능성 높은 곳으로 화성이 뽑힌다. 그렇다면 이 화성은 제2의 지구로 만드는 것이 가능할까? 2019년 미국항공우주국(NASA)의 제트추진연구소에 따르면 화성지표를 향한 하강을 시작해 착륙하기까지 통신이 두절 되는 공포의 7분을 무사히 넘기고 착륙에 성공했다고 발표했다.
이전의 화성 착륙선들과 달리 화성의 지표가 아닌, 지각 구조 및 열 분포 등 화성의 내부 탐사에 주력하도록 제작했다. 지구 외 행성으로 최초로 화성 지하의 핵과 맨틀, 지각을 측정하며 태양계의 기원과 진화에 대한 실마리를 찾을 수 있을 것으로 보고되었다.
이어 지난해 10월에는 테슬라 스페이스X의 CEO 일론머스크는 국제화성학회의에 통해 자체적으로 개발한 우주선을 이용해 2024년도에 화성 탐사에 나설 것이라고 발표했다. 일론머스크는 2050년까지 화성에 100만 명을 이주시키는 것을 최종 목표로 하고 있다.
아직 화성 유인 탐사에 대한 정확한 궤도나 방법이 확정된 것은 없다. 미국항공우주국은 오는 2030년까지 화성에 유인 탐사선을 보내는 것을 목표로 하고 있지만 아직까지 현재의 기술과 예산으로는 2030년 이전으로는 거의 불가능하다고 평가되고 있다. 현재 지구에서 화성까지 가는 탐사선들의 비행시간은 최소 6개월 이상이다.
나사는 이 시간을 줄이기 위해 핵을 사용한 엔진을 개발 중인데 이동 시간을 줄인다면 그만큼 위험 요소도 줄어들게 돼서 인간이 화성 탐사 가능성을 높일 수 있게 된다. 현재까지 지구에서 화성까지 왕복하는 두 가지 경로가 알려져 있다. 2년 2개월마다 지구와 화성은 가장 가까워지는 회합주기가 있다. 이 때에 편도 비행은 6개월 정도 소요되고 다음 회합주기까지 약 1년 반을 기다려야 한다.
이에 따라 화성 왕복에 소요되는 전체 시간은 가는 데만 6개월, 화성에 도착해 머무르는 시간 1년 6개월, 돌아오는데 6개월을 합해 총 2년 반 이상의 긴 시간이 걸린다. 매년 회합주기마다 조금씩 차이가 나는데, 2018년과 2020년이 지구와 화성이 가장 가까워진 때였다. 그다음 시기에는 2033년과 2035년이다. 이때를 놓치고 탐사선을 발사하지 못한다면 더 많은 비용과 시간이 걸리게 된다.
현재 나사에서 화성 표면에서 활동하기 편한 고기능의 우주복과 우주인이 머물 수 있는 공간이 필요해 주택과 차의 기능을 결합한 이동식 주택도 연구하고 있다. 이 외에도 우주에서 나오는 방사선으로부터 우주인을 보호하는 방법이나 우주 공간에서 건강을 유지할 수 있는 방법 등의 개발도 필요하다고 보고 있다. 이렇게 개발된 기술은 최소 10년 이상에 시간이 소요될 것으로 예상된다.
아랍에미리트연합(UAE)의 궤도선 ‘아말’, 중국의 ‘톈원1호’ 소속 착륙선·지상 탐사선, 미국의 지상 탐사선 ‘퍼서비어런스’의 모습. 무함마드 빈 라시드 우주센터·중국국가항천국·미국항공우주국 제공
화성에 인간이 살 수 있을까, 지구인은 그것이 알고 싶다
UAE·중국·미국의 ‘탐사 전쟁’
2005년 개봉한 톰 크루즈 주연의 미국영화 <우주전쟁>의 줄거리는 화성인의 지구 침공이다. 거대 로봇을 조종하며 광선을 쏘는 화성인들의 압도적인 무력 앞에 지구의 운명은 풍전등화의 위기를 맞는다. 영화의 원작은 1898년 허버트 조지 웰스가 쓴 동명 소설이다.
지적 생명체가 화성에 있을 수 있다는 대중적 믿음이 있었던 19세기 서구문화권을 배경으로 한다. 하지만 20세기 들어 관측 기술이 발달하면서 ‘또 다른 문명세계의 존재’라는 생각을 중심으로 한 화성에 대한 관심은 빠르게 사그라졌다. 그런데 최근 10여년 새 상황이 달라졌다. 화성이 지구보다는 척박해도 인류의 첨단과학을 동원하면 정착지를 만들 만한 곳이라는 인식이 확산됐기 때문이다.
이번주부터 화성인, 즉 ‘마션(Martian)’을 탄생시키기 위한 노력에 본격적인 탄력이 붙는다. 지난해 7월 아랍에미리트연합(UAE)과 중국, 미국이 며칠 간격을 두고 발사한 우주선이 저마다의 전략을 갖고 잇따라 화성의 문을 두드리는 것이다.
■ UAE, 기후 연구에 화력집중
3개국 중 가장 먼저 화성에 도착하는 국가는 UAE이다. 중량 1.35t짜리 탐사선 ‘아말’을 9일(현지시간) 화성 상공으로 들여보낸다. 2개월간 화성 주변을 안정적으로 도는 ‘포획 궤도’를 유지하다 올해 4월부터는 본격적인 임무를 위한 ‘탐사 궤도’에 들어간다. 이 과정이 순조롭게 진행되면 UAE는 미국과 러시아, 유럽, 인도에 이어 세계 5번째로 화성 궤도에 안착하게 된다.
UAE 탐사의 핵심은 화성 대기와 기후를 사계절 통틀어 알아보는 것이다. 최근 한국 기자들과 온라인 간담회를 개최한 옴란 샤라프 ‘에미리트 화성탐사 프로젝트(EMM)’ 총괄책임자는 “우리는 1년 내내 연속적인 변화를 관찰할 것”이라며 “특정 계절이나 시간에 한정됐던 이전 연구와는 다르다”고 강조했다.
우주개발에서 후발국인 UAE는 당장 지상 착륙을 통한 탐사는 하지 않지만, 선발국들이 꼼꼼히 챙기지 못했던 긴 호흡의 기후 연구라는 틈새를 집중 공략하겠다는 전략이다.
■ 중국, 대대적 ‘작명’ 캠페인
중국 ‘톈원1호’ : 물과 얼음의 분포 탐색 이번주부터 3개국의 탐사선이 잇따라 화성에 도착하면서 화성인을 탄생시키기 위한 노력에 본격적으로 탄력이 붙는다. . 무함마드 빈 라시드 우주센터·중국국가항천국·미국항공우주국 제공
‘아말’이 화성 궤도에 들어온 다음날인 오는 10일에는 중국의 ‘톈원1호’가 도착한다. 톈원1호는 화성 주변을 돌다가 올해 5월쯤 별도의 착륙선과 지상 탐사선을 화성의 ‘유토피아 평원’으로 하강시킨다. 화성의 자기장과 고에너지 이온, 물과 얼음의 분포를 찾는 게 핵심 임무다.
중국은 화성 탐사를 국가적 자긍심을 키우는 기회로 판단하고 있다. 이는 중국이 화성 땅에서 주행할 지상 탐사선에 별도 이름을 짓는 캠페인을 대대적으로 벌이는 데에서 엿보인다. 지난주 미국 과학매체 스페이스닷컴 등에 따르면 중국은 지난해 7월부터 이름짓기 공모를 해 무려 140만건을 접수했고, 지난달 후보 10개를 선정했다.
이달 말까지 진행되는 인터넷 투표를 바탕으로 지상 탐사선 착륙 전에 최종작을 정한다. 대중을 대상으로 화성 탐사선 이름짓기 공모를 한 건 지난해 미국이 보인 행보다. 문홍규 한국천문연구원 책임연구원은 “중국은 대학과 연구기관이 가진 고도의 자원과 지질탐사 기술을 최근 우주로 확장하고 있다”며 “화성 탐사도 그런 노력의 일환으로 보인다”고 말했다.
■ 미국, 산소 만드는 ‘인간 정착’ 실험
미국 ‘퍼서비어런스’ : 산소 생성 실험 이번주부터 3개국의 탐사선이 잇따라 화성에 도착하면서 화성인을 탄생시키기 위한 노력에 본격적으로 탄력이 붙는다. 무함마드 빈 라시드 우주센터·중국 국가항천국·미국항공우주국 제공
오는 18일에는 미국이 화성에 도착한다. 화성 탐사 역사가 긴 미국은 궤도선을 추가 투입하지 않고 ‘퍼서비어런스’라는 승합차 크기의 지상 탐사선을 화성에 내려보낸다. 퍼서비어런스는 유기물질과 광물을 탐지하고, 암석의 화학성분도 파악한다. 장착된 관측 카메라는 19대에 이른다. 탐사 프로젝트를 이끄는 켄 패어리 캘리포니아공대 연구원은 “탐사 장비들은 화석화된 미생물을 찾는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.
주목되는 건 퍼서비어런스에 화성의 이산화탄소를 산소로 바꾸는 장비가 장착된다는 점이다. 바로 ‘화성 산소 현장자원 활용실험(MOXIE)’이라는 기기다. 종전의 화성 연구 장비와 달리 ‘인간 정착’ 가능성을 정면겨냥했다. 산소는 인간이 숨을 쉴 수 있게 하고, 지구 귀환 로켓에 불을 붙이는 산화제를 만드는 데 필수 물질이다. 미국 항공우주국(NASA)은 “이번 임무는 화성에 인간을 보내 탐사하는 시대에 대비하기 위한 것”이라고 설명했다.
바이러스는 우주에서도 살 수 있을까
바이러스는 그 수도, 종류도 매우 많다. 지구상에 세포로 이뤄진 모든 생명체를 합한 것보다 개체 수와 종의 수 모두 적어도 수십 배씩은 많을 것으로 추정된다.
일례로 미국의 비영리 환경단체인 에코헬스얼라이언스, 중국과학원(CAS)을 포함해 이탈리아, 나이지리아, 브라질 등의 국제공동연구팀이 2018년 국제학술지 ‘사이언스’에 발표한 ‘전 지구 바이러스체 프로젝트(The Global Virome Project)’ 연구 결과에 따르면, 포유류와 조류(약 1만 5000종)에 감염되지만 아직 발견되지 않은 바이러스가 최대 167만 종에 이를 것으로 추정된다.
이렇게 수많은 바이러스는 자신이 기생하는 숙주에 특화된 성질을 갖고 있고, 이에 따라 다른 종의 몸속으로 옮겨져서는 쉽게 살아남지 못한다. 가령 식물에 기생하는 바이러스는 애초에 동물 몸속에서는 살 수 없다. 숙주를 감염시키는 기본적인 감염 체계가 다르기 때문이다.
종종 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)처럼 동물 간에 종을 뛰어넘어 전염되는 이종 간 전파 사례가 발견되기도 하지만, 상당히 많은 조건이 부합했을 때 나타나는 일부 사례에 불과하다. 바이러스를 운반하는 동물이 사람과 자주 접촉해야 하고, 바이러스가 숙주 바깥에서 오래 살 수 있어야 하며, 그리고 무엇보다 그 바이러스가 인간의 면역시스템을 효과적으로 회피해야 하는 등 여러 조건을 만족해야 한다.
이처럼 바이러스는 숙주에 대한 의존도가 굉장히 높은 삶을 산다. 이는 숙주에 침투해 증식할 수만 있다면, 숙주가 어느 환경에 살든 바이러스 또한 그곳에서 살 수 있다는 뜻이기도 하다. 높은 온도로 들끓는 해저든, 산성도가 높은 환경이든, 방사선이 과다한 곳이든 말이다.
몇 가지 예를 들어보자. 2014년 그레고 리 딕 미국 미시간대 지구환경과학부 교수는 수심 약 1800m, 온도 약 260도의 심해 열수구에서 바이러스 유전자 5개를 발견했다. 심해 열수구는 깊은 바다의 바닥에서 마그마의 열로 뜨거워진 물이 온천처럼 솟아오르는 곳으로, 온도가 높고 다양한 유기물이 존재해 최초의 세포가 이곳에서 탄생했을 것이라는 추측으로 많은 연구가 진행되고 있다.
딕 교수가 발견한 바이러스는 심해 열수구에서 나오는 황을 에너지원으로 삼는 고세균에 기생하는 것으로 밝혀졌다. 또한 바이러스가 자신이 더 빨리 증식할 수 있도록 고세균이 황을 더욱 많이 소비하게 보조하는 유전자를 가진 것으로 조사됐다. 한편 80도의 고온과 수소이온농도(pH) 3.0의 강산성 환경에서 사는 생물을 숙주로 삼는 루디바이러스(Rudivirus)도 있다. 극한 환경에서 생존하기 위해서는 유전물질을 온전하게 보존하는 것이 필수다.
이에 루디바이러스는 DNA 이중가닥을 유전물질로 갖고 있으며, 이 유전물질은 단백질 성분으로 재차 코팅돼 있다. 더불어 루디바이러스의 DNA는 A형 DNA(A-DNA)다.
DNA는 구조와 형태에 따라 A형, B형, Z형으로 나눌 수 있으며, 대부분 생물은 B형 DNA를 갖고 있다. 우리가 흔히 보는 이중나선 구조의 DNA가 B형이다. A형은 이보다 DNA 이중나선 구조의 전체 길이가 짧고 지름은 더 길다. 보통 B형 DNA를 탈수시켰을 때 A형 구조가 나타난다.
루디바이러스는 이 두 가지 특성에 따라 고온이나 수분이 부족한 환경에서도 자신의 유전물질을 보존할 수 있으며, 영양소가 부족하거나 건조한 상황에서 DNA 구조가 A형으로 변하는 숙주세포에서도 증식이 가능하다. 바이러스가 자신의 유전물질만 보존할 수 있다면 꼭 생명체 옆에 계속 붙어살지 않아도 된다. 비록 물질대사나 생식 등의 현상은 일어나지 않지만, 둥둥 떠다니다가 자신에게 맞는 숙주를 찾는다면 언제든 이를 재개할 수 있다.
실제로 대기 중에 떠다니다가 지상에 내려앉아 다시 활동하는 바이러스는 매우 많다. 2018년 커티스 셔틀 캐나다 브리티시컬럼비아대 지구해양대기과학부 교수팀은 해발 약 3000m 상공에서 대기 샘플을 수집했다. 그리고 그 안의 바이러스와 미생물을 분석한 결과 1m² 면적에 하루 동안 수십억 개의 바이러스가 내려앉을 수 있다는 사실을 알아냈다. 또 바이러스의 개체 수는 세균보다 평균 약 50배 많았고, 지역에 따라 최대 461배까지 많은 것으로 나타났다.
그렇다면 공기가 없고 방사선이 가득하며 기온이 극과 극을 오가는 우주 공간에도 이런 바이러스들이 살고 있을까. 사실 우주에 생명체가 살 것이란 추정 하에 과학자들은 오랫동안 우주에서 세포로 이뤄진 생명체의 존재를 추적해왔지만, 아직 발견된 적이 없다. 그러니 세포성 생명체를 숙주로 삼는 바이러스 또한 발견된 적은 없다.
물론 바이러스가 우주 공간에 존재하고 있을 가능성은 다분하다. 케네스 스테드만 미국 포틀랜드주립대 생물학과 교수는 2018년 2월 국제학술지 ‘천문생물학’에서 우주 공간에 바이러스가 존재할 가능성은 충분하지만, 현재 우주 생명체 탐색 방법이 세포성 생명체에만 초점이 맞춰져 있어 바이러스를 발견하기 어려울 뿐이라고 주장했다.
우주에 어떤 바이러스가 살고 있는지는 알지 못하지만, 달이나 화성으로 향하는 우주인이 바이러스에 감염될 위험을 염두에 두고 사전 예방이나 격리를 위한 연구는 계속 이뤄지고 있다. 2019년 미국항공우주국(NASA)은 어린 시절 수두를 일으키거나 성인에게는 대상포진을 유발할 수 있는 수두대상포진바이러스(VZV·Varicella Zoster Virus)가 체내에서 휴면 상태로 있다가 우주로 나가 활성화될 가능성을 조사했다.
그 결과 조사 기간 중 180일 이상 우주에서 체류한 우주인 6명의 체액에서 재활성화된 VZV가 발견됐는데, 모두 증상은 경미한 것으로 나타났다.
심해 열수구의 모습. 리 딕 미국 미시간대 제공
흥미로운 점은 일반인과 마찬가지로 우주인도 면역력이 떨어졌을 때 VZV가 활성화됐다는 점이다. 연구팀은 VZV의 활성화 여부로 우주인의 면역력을 가늠할 수 있다는 결론을 내놓기도 했다.
한편 NASA는 우주인이 탐사선이나 국제우주정거장(ISS), 달, 화성 등에서 귀환할 때 바이러스를 비롯한 미지의 생명체가 의도치 않게 함께 지구에 유입되는 것을 방지하고자, 아폴로 프로젝트를 진행 중이던 1967년 우주 조약(Outer Space Treaty)을 통해 외계 물질 유입으로 지구 환경이 오염되지 않도록 탐사해야 한다고 규정했다.
이에 따라 1969년 최초로 달에 착륙한 아폴로 11호 우주비행사들은 지구로 귀환한 뒤 밀폐된 오염물질 제거실에서 3주를 보내야 했다. 2024년까지 다시 한 번 유인 달 착륙을 계획 중인 NASA는 2020년 5월 새롭게 만든 규정에도 이와 같은 안전 조치를 포함하며, 달 탐사 프로젝트에 참여하는 모든 일원이 미지의 외계 물질을 들여오는 것을 엄격히 통제할 것이라고 밝힌 바 있다.
우주에 바이러스가 있다면 어떤 모습일까. 혹시나 화성에서 한 움큼 가져온 토양에서 새로운 종류의 바이러스가 발견되기라도 한다면 지금까지 알려진 생명의 기원 이론이 통째로 바뀔지도 모른다.
지난 19일 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)의 화성탐사 로버 ‘퍼서비어런스’ (Perseverance)가 화성의 적도 북쪽 예제로 충돌구(crater)에 안착하는 데 성공했다. 사진은 NASA가 그린 탐사로버의 상상도 [로이터=연합뉴스]
맨몸 노출땐 5분도 못사는데..지구 50차례 '화성 침공' 왜
19일 NASA 5번째 탐사로버 화성 착륙 "유인 화성탐사의 길을 열게 될 것" 화성 상공엔 미국·유럽·인도·중국·UAE
이쯤 되면 ‘화성 침공’이다. 1964년 11월 미국의 매리너 4호가 화성 근처까지 날아가 사진을 찍는 데 성공한 이후로, 지금까지 50차례 가까이 각국 탐사선이 화성을 향해 날아갔다. 하지만, 지금처럼 화성의 땅과 하늘이 지구인의 ‘물건들’로 번잡한 적이 없었다.
지난 19일 오전 5시55분(한국시간) 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)의 화성탐사 로버 ‘퍼서비어런스’(Perseverance)가 화성의 적도 북쪽 예제로 충돌구(crater)에 안착하는 데 성공했다. 퍼서비어런스는 앞으로 최소 2년간 화성에서 생명체의 흔적을 찾고, 토양표본을 수집할 예정이다. 마이크 왓킨스 JPL 소장는 이날 “이번 착륙 성공이 앞으로 진행될 유인 화성탐사의 길을 열게 될 것”이라고 말했다.
퍼서비어런스가 화성에 안착하는 과정을 그린 상상도 . [로이터=연합뉴스]
지구 탐사선으로 번잡한 화성의 땅과 하늘
퍼서비어런스는 ‘붉은 행성’ 화성의 고독한 탐사 로버가 아니다. 적도 남쪽 게일 충돌구 내부 아이올리스 평원엔 NASA의 또 다른 탐사로버 큐리오시티가, 그 인근 북쪽엔 고정형 탐사선인 인사이트가 활동 중이다. ‘생명’이 정지한 탐사선까지 포함하면 화성은 더 비좁다.
1997년 7월 인류 첫 탐사로버 소저너가 화성에 내렸고, 2004년 1월 도착한 첫 쌍둥이 탐사로버 스피릿과 오퍼튜니티가 화성 적도 부근에서 활동하다 붉은 먼지를 덮어쓰고 잠들어 있다. 역대 다섯 로버 모두 NASA 제트추진연구소의 작품이다.
19일 퍼서비어런스가 첫발을 디딘 시각, 화성의 상공에는 미국 궤도선 외에도 유럽의 탐사선, 인도의 망갈리안, 중국의 톈원(天問) 1호, 아랍에미리트(UAE)의 아말 등이 수만㎞ 고도의 궤도를 돌고 있었다. 중국과 UAE의 화성 탐사는 이번이 처음이다.
지난해 7월 아랍에미리트(UAE)의 화성 탐사선 알 아말호가 일본 H2A 로켓에 실려 우주로 발사되고 있다. [AFP=연합뉴스]
화성 탐사는 왜 할까. 왜 몰려갈까
왜 지금 화성일까. 퍼서비어런스와 함께 지난해 7월 지구를 출발한 중국 텐원1호와 UAE의 아말은 지난 10일 화성 상공에 연이어 도착했다. 우선 2021년 2월 화성의 하늘에 지구 우주선들이 몰려드는 이유부터. 지구에서 화성으로 갈 수 있는 지름길은 언제나 열려있는 게 아니다. 태양을 중심으로 지구 바깥쪽에 있는 화성의 공전주기(1년)는 지구의 배에 가까운 687일이다.
각자의 공전궤도에서 지구와 화성이 가장 가까이 만나는 시점이 지구~화성 간 지름길이 열리는 ‘골든 타임’이다. 이렇게 가야 6~7개월 이내에 화성에 도착할 수 있다. 지금 화성의 하늘이 번잡한 이유다.
왜 화성 탐사일까. 화성은 무인탐사라도 최소 수조원의 비용이 든다. 그럼에도 세계 주요 우주 강국들이 화성 탐사 경쟁을 벌이는 이유는 뭘까.
JPL 우주환경그룹장을 역임한 전인수 수석책임연구원은 20일 중앙일보와 통화에서 “달은 이미 탐사한 국가가 있고, 그다음으로 인류가 탐사를 추진하고 있는 행성 중 가장 현실성 있다는 평가를 받는 행성이 지구 바로 옆의 화성”이라며 “생명체의 존재에 대한 과학적 호기심 외에도 국력 과시 등 다양한 이유로 세계 주요국들이 화성 탐사에 뛰어들고 있다”고 말했다.
UAE의 화성 탐사선 프로젝트 총괄 책임자인 옴란 샤리프는 지난해 7월 인터뷰에서 “UAE는 석유 시대 이후의 미래를 준비하는 지식기반 경제를 만들고자 하는 목적이 있다”며 “아랍의 청년들이 현실에 안주하지 않고 도전 정신을 가질 수 있도록 꿈과 미래를 심어주기 위한 계기도 필요했다”라고 말한 바 있다.
스페이스X의 창업자 일론 머스크가 2016년 9월 멕시코에서 열린 국제우주대회에서 화성탐사 계획을 밝히고 있다. [AP=연합뉴스]
화성 유인 탐사, 가면 돌아오지 못한다는데
무인탐사는 그렇다고 해도 유인 탐사는 또 어떨까. 미국 NASA는 공식적으로 2030년대 유인 탐사를 목표로 하고 있다. 우주기업 스페이스X의 최고경영자(CEO) 일론 머스크는 한술 더 뜬다. 2026년 이전에 유인 우주선을 화성에 보내고, 2050년까지 화성에 100만 명을 보낼 계획이라고 밝힌 바 있다.
화성 유인 탐사에는 무인탐사와 차원이 다른 비용과 기술이 필요하다. NASA가 30여 년 전인 1989년에 계산한 화성 유인 탐사 연구 비용만 해도 5000억 달러(약 600조원)에 달한다. 퍼서비어런스처럼 무인탐사는 일단 화성에 도착하면 성공이지만, 유인 탐사는 갔다가 지구로 귀환해야 한다.
문제는 유인 탐사에는 최소 2년 이상이 걸린다는 점이다. 우주 지름길로 단순히 가고 오는 데만 13개월 이상 걸린다. 그러나 이렇게 빨리 돌아오는 건 불가능하다. 우주선이 6~7개월을 날아 화성에 도착하면, 이후 지구와 화성 간 거리는 점점 더 멀어지게 된다. 따라서 지구와 화성이 다시 가까워지는 시점까지 1년여를 기다리다 출발해야 한다.
무인우주선과 로봇은 연료 에너지만 있으면 되지만, 인간은 화성을 향해서 가는 동안도 물과 식량ㆍ산소가 필요하다. 화성에 체류할 때도, 돌아올 때도 그만큼의 물과 식량ㆍ산소가 필요하다. 지구에서부터 그만큼의 화물을 싣고 가거나, 아니면 화성 현지에서 자원을 조달할 수밖에 없다.
문홍규 한국천문연구원 우주과학본부 책임연구원은 “NASA는 현지에서 에너지 등 상당 부분을 조달하는 것을 전제로 화성 유인 탐사 계획을 세우고 있다”며 “과학자들이 그간 화성에서 물이 있는지를 집요하게 찾은 대표적 이유 중 하나 이기도 하다”고 말했다.
화성에 착륙한 주요 탐사선들의 위치. [연합뉴스]
화성은 파라다이스가 아니다
한 걸음 더 들어가 보자. 일론 머스크 등이 말하는 ‘화성 이주’는 또 무엇을 의미하는 걸까. 영국의 우주 물리학자 스티븐 호킹(1942~2018)은 “인류가 앞으로 100년 이내에 또 다른 행성에 식민지를 건설하지 못하면 지구에서 멸종할 것”이라면서 “2030년까지는 달 기지를 짓고, 2025년까지 화성에 사람을 보내야 한다”고 주장한 바 있다. 그는 인류 멸종의 이유로 기후 재앙과 핵 테러, 소행성 충돌 등을 꼽았다.
하지만 화성은 파라다이스가 아니다. 인간이 화성 땅에 맨몸으로 노출될 경우 단 5분도 살 수 없다. 화성의 대기는 대부분 이산화탄소로 이뤄져 있다. 산소는 0.1%에 불과하다. 기온은 적도 근처에서만 낮에 영상 20도가 되고, 밤에는 영하 85도까지 떨어진다.
지구와 달리 자기장이 없어, 태양에서 쏟아지는 우주방사선에 노출된다. 유일한 희망이 얼음 형태의 물이 있다는 점인데, 이마저도 지구 이주민이 지속해서 쓸 수 있을 정도는 아니다. 화성 이주를 말하는 사람들은 화성의 환경을 지구처럼 바꾸는 ‘테라포밍(Terraforming)’을 얘기하기도 하지만, 설사 가능하다 해도 수천수만 년이 걸릴 것이란 게 우주과학자들의 판단이다.
화성탐사를 주제로 한 과학소설(SF) 영화 마션의 한 장면
욕망의 판도라가 열려버린 화성 탐사
천문학적 비용을 들여 화성을 유인 탐사하는 비용과 노력으로 지구를 살리는 게 우선이라고 말하는 사람도 적지 않다. 스웨덴의 환경운동가 그레타 툰베리가 대표적이다. 그는 지난 19일 공개한 동영상에서 “화성 이주는 단 1% 인류를 위한 것”이라며 “99%의 인류를 위해 기후변화를 막아야 한다”고 주장했다.
문홍규 천문연구원 책임연구원은 “인류의 피 속에는 새로운 것에 대한 호기심과 도전의 끝없는 욕망이 숨겨져 있다”며 “과거 대항해시대 바다를 향해 경쟁적으로 떠났던 것처럼, 이제는 우주를 향한 인류의 무모한 도전이 계속될 수밖에 없을 것” 이라고 말했다.
최준호 과학ㆍ미래 전문기자, 문희철 기자 joonho@joongang.co.kr
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조승한 동아사이언스 기자 shinjsh@donga.com
美 탐사로봇 퍼시비어런스, 화성 착륙해 사진 전송 19일 오전 5시 55분(한국 시간) 화성의 생명 흔적을 찾아 나설 로버(이동형 탐사로봇) 퍼시비어런스가 화성 표면에 착륙했다. 위는 로버를 실은 스카이크레인(공중크레인)이 하강하며 줄을 내려 퍼시비어런스를 착륙시키는 장면을 보여주는 그림이다. 아래는 퍼시비어런스가 착륙 후 지구로 전송한 최초의 사진으로 화성의 표면과 퍼시비어런스의 그림자가 보인다.미국항공우주국(NASA) 제공
우주산업, 제2의 IT 혁명 이끄나
美, 국방부·NASA 독점 풀고 민간에 역할 부여 中, 달 착륙·암석 채취로 기술력 과시
지난 1월13일 방위사업체인 한화에어로스페이스는 인공위성 전문기업인 세트렉아이의 지분을 인수해 최대주주로 올라선다고 발표했다. 상반기 안에 약 1090억원을 투자해 지분 30%를 확보한다는 계획이다. 1월17일에는 미국의 상장지수펀드(ETF) 전문 운용사인 아크인베스트가 우주산업에 투자하는 ETF를 출시하겠다고 발표하면서 우주개발·인공위성 관련 기업들을 포함한 우주산업 전반에 대한 관심이 높아졌다.
2014년 창업한 아크인베스트는 미국의 테슬라 등 파괴적 혁신기업을 발굴해 투자하는 운용사로서 테슬라의 성공 이후 세간의 주목을 받고 있다. 미국 주식시장에는 2019년 우주산업 ETF가 출시된 바 있는데, 아크인베스트의 참여에 따라 관련 시장이 더욱 확대되는 셈이다.
갑작스럽게 다가오는 우주산업에 대한 관심 확대는 기술의 진보에 따른 새로운 투자 대상의 확대로 이해될 수도 있지만, 다른 한편으로는 우주를 둘러싼 국가 간 경쟁 격화라는 복잡한 흐름이 배경에 자리 잡고 있음을 염두에 둬야 한다. 냉전 기간 우주를 향한 경쟁은 미국과 소련이라는 양대 슈퍼파워의 경쟁이었다. 대륙간탄도미사일, 정찰위성 등 군사적 목적부터 최초의 우주인, 달 착륙 등 체제의 우월성을 선전하기 위한 장으로서 우주는 경쟁의 대상이 됐다.
1980년대 초반 레이건 미국 대통령은 소련의 전략핵무기를 무력화시키는 별들의 전쟁 계획을 발표하면서 대규모 투자를 진행했다. 이렇게 다시 시작된 군비 경쟁은 상호 위성 파괴를 위한 킬러 위성의 개발로 발전하면서 치열하게 전개됐다. 미국과 소련의 경쟁 과정에서 중국은 한발 떨어져 독자적인 개발전략을 채택했으며 나름의 기술 축적을 달성했다.
소련의 몰락으로 냉전이 종식되면서 우주를 무대로 한 경쟁은 일단락되는 듯 보였으나 2000년대 들어 본격화된 중국의 부상은 많은 것을 변화시켰다. 중국은 2001년 미국의 아프가니스탄 침공과 2003년 이라크 침공을 지켜보면서 큰 충격을 받았다. 인공위성에 기반한 수천 개의 정밀유도무기가 순식간에 상대방을 무력화시키는 과정을 목격하면서 중국은 미국의 인공위성 기반 전략의 위력을 실감했다.
2020년 12월19일 미국 국가정찰국(NRO)의 비밀 정찰 위성을 실은 민간 우주탐사업체 스페이스X의 팰컨 9 로켓이 플로리다주 케네디 우주센터의 39호 발사장을 이륙하고 있다.ⓒ UPI 연합
중국의 우주 개발 도전과 미국의 대응
미국의 전략에 대응하기 위해 중국은 2005년부터 위성 파괴 기술을 본격 시험했다. 2007년 사용이 중단된 기상위성을 요격함으로써 상대방 위성을 공격할 수 있는 능력을 실증한 중국은 이후 12건의 추가 시험을 진행한 것으로 알려졌다.
충돌을 통한 위성의 파괴는 수많은 파편을 만들어내 자신들이 운용하는 위성에까지 피해를 줄 수 있음을 인식한 중국은 이후 민간 위성 운영 시스템에 대한 해킹 등을 수행한 것으로 미국 정보 당국은 파악하고 있다. 물리적으로 파괴하지 않더라도 통제권을 탈취해 무력화를 시도한다는 전략이다.
중국의 도전에 대해 미국은 오바마 대통령 시기부터 대응에 나섰다. 첨단 기술과 장비를 갖춘 무겁고 비싼 위성을 대신할 수 있는 다수의 저렴한 위성 개발에 나선 것이다. 이와 더불어 저렴하고 빠르게 인공위성을 발사할 수 있는 발사체 개발에도 나섰다.
소형화를 통해 상대방이 파괴하기 어렵도록 할 뿐만 아니라 그로 인한 피해가 전체 시스템에 결정적 영향을 주지 않도록 분산화에 나섰다. 파괴된 위성을 대체할 수 있는 새로운 위성을 쉽고 빠르게 쏘아 올리는 발사체를 확보해 우주 전력을 유지하겠다는 구상이었다. 이 과정에서 핵심은 민간 기술의 적극적 활용이었다.
IT 기술 발전에 따라 민간의 기술력이 급속도로 향상됐음을 파악한 오바마 정부는 국방부나 항공우주국(NASA)이 모든 것을 담당하는 체계에서 탈피해 과감하게 민간에 역할을 분배하기 시작했다. 민간기업들에 일정한 연구비를 지원하고 기준을 충족할 경우 일정 수량의 발사 횟수를 보장해 주는 방식이 도입됨에 따라 많은 미국 기업이 도전하기 시작했다.
일론 머스크의 스페이스 엑스, 제프 베이조스의 블루오리진 등이 이 경쟁에 뛰어들면서 과거에 상상하지 못한 발사체의 회수 및 재활용, 염가형 초소형 위성 개발 등에 성공했다. 이러한 성과에 힘입어 트럼프 대통령은 우주군 창설을 지시했다. 이렇게 만들어진 우주군은 2020년 3월 최초의 무기들을 갖추면서 점차 모습을 갖춰가고 있다.
우주 개발에 본격적으로 뛰어드는 국가 역시 증가하고 있다. 터키, 페루 등도 정찰위성을 보유하고 있다. 이란은 자체 개발한 발사체를 통해 군사위성을 궤도에 올려놓았다. 인도는 화성 궤도에 위성을 올려놓는 데 성공했을 뿐만 아니라 2019년 위성을 공격할 수 있는 체계를 시험하기도 했다.
중국은 최근 3년간 세계에서 가장 많은 위성 발사를 달성했다. 최근에는 달 착륙과 암석 채취에 성공함으로써 기술력을 과시했다. 얼마 전 중국은 우주의 정찰위성을 지상에서 레이저로 공격할 수 있는 5개의 기지를 건설한 것으로 확인된다. 전 세계적으로 우주를 대상으로 한 국가 간 경쟁이 치열해지고 있는 것이다.
점점 다가오는 ‘우주관광 현실화’
국가 간 경쟁과 별개로 우주를 대상으로 한 민간기업들의 도전 역시 다양화되고 있다. SF영화에서나 볼 수 있던 우주관광의 현실화가 눈앞에 다가오고 있다. 민간기업의 투자를 통한 인공위성 기반의 전 세계 인터넷 통신망 구축 및 정보 취득·분석은 이미 광범위하게 진행되고 있다.
오랫동안 국가와 정보기관의 영역으로 간주되던 우주가 민간의 투자 및 경제활동의 대상이 되고 있는 모습은 과거 1980년대 초반 컴퓨터가 소형화되며 폭발적으로 보급되기 시작하던 상황과 유사하게 느껴진다. 미국 투자자들 역시 2000년부터 시작된 IT 혁명에 이어 우주산업의 폭발적 성장을 예상하면서 본격적인 투자에 나서고 있다.
한국의 경우 발사체는 미국과의 관계 등으로 인해 최근에야 독자 발사체 시험발사를 준비하는 수준이다. 하지만 소형 위성에서는 위성 본체, 지상 시스템, 전자광학 탑재체 등을 개발·제조할 수 있는 역량을 갖추고 말레이시아, 싱가포르, 터키, UAE 등에 수출하는 등 상당한 수준에 이르렀다.
2000년대 초반 인터넷 보급과 더불어 시작된 IT 부문에 대한 대규모 투자는 버블을 초래해 큰 후유증을 가져오기도 했다. 하지만 당시의 투자를 통해 다양한 기술과 서비스들이 새롭게 등장할 수 있었다.
그렇게 현재의 새로운 경제체제를 구축할 수 있었음을 고려하면 최근의 우주 개발에 대한 관심 및 투자 확대 역시 비슷한 길을 걸을 수도 있다. 우주여행의 현실화 차원을 넘어 새로운 산업부문의 등장 및 인류의 새로운 영역 진출이라는 관점에서 더욱 관심을 가져볼 필요가 있다고 본다.
