퍼서비어런스의 화성 탐사

스카이크레인으로 착륙하는 퍼서비어런스/위키피디아

미국 항공우주국(NASA)의 로버(이동형 탐사로봇) 퍼서비어런스(Perseverance)는 화성 탐사 차로 화성 땅에 착륙해 생명의 흔적을 찾고 있습니다.  2020년 7월 30일 발사하여 2021년 2월 18일 화성에 착륙하여 화성의 생명체 거주 여부, 화성의 고대 환경 조사, 화성 지표의 역사 등을 밝히는 것이 이 탐사선의 목표입니다. 더불어 중요한 목표는 미래의 인류가 화성을 유인 탐사할 때 위험한 것이 없는지 탐색하고, 대기의 조성을 알려주어 미래의 기지를 건설하는 데 도움을 주는 것입니다. 6개월 반 동안 4억 7000만 km를 비행해 화성에 도착한 퍼서비어런스는 화성의 바람 소리, 고화질 화성 표면 사진 등을 지구로 보내왔습니다.

첨단 장비로 생명체 흔적 찾아요

퍼서비어런스의 주요 임무는 화성에서 물의 흔적을 찾는 것, 토양 채취, 산소 발생 실험, 기상 관측 등입니다. 물은 생명체의 생존에 매우 중요한 요소입니다. 지구의 모든 생물체는 기본적으로 물과 유기분자로 구성되어 있습니다. 유기분자란 화학반응이 잘 일어나는 탄소로 이루어진 화합물을 말합니다. 물과 유기분자의 흔적을 찾으면 과거 화성에 생명체가 존재했을 가능성이 큰 겁니다.또 인간이 어떤 조건으로 착륙해야 되는지 등을 탐색합니다.
'림 팩스'는 땅속을 탐사하는 레이더인데 지하에서 얼음과 소금물을 찾아냅니다. 산소가 필요한 지구인을 위해 '목사'라는 장치가 이산화탄소로 이뤄진 화성 대기에서 순수한 산소를 만들어내기 위한 실험도 수행하고 있습니다.
고대 생명체의 흔적이 남아있을 법한 토양과 암석을 발견하면 로봇 팔 끝에 장착된 드릴로 이를 채취해서 시료 보관함 '캐시'에 보관합니다. 이 보관함은 NASA와 유럽우주국(ESA)이 손잡고 2026년 발사할 우주선이 수거해 2031년 지구로 가져올 계획입니다.
퍼서비어런스에는 임무 수행을 위해 카메라 23대와 첨단 과학 장비 7대 등이 장착돼 있습니다. 사람의 눈처럼 좌우 양쪽 2개 카메라로 구성된 '마스트 캠-제트'는 로버 본체의 주변 지형을 파악합니다. 강력한 줌 기능이 있어서 100m 밖에서 4cm 크기의 물체까지 포착할 수 있어요. 로버에서 2~3m 떨어져 있다면 3~5mm 크기의 아주 작은 물체까지 식별할 수 있습니다.
로버의 로봇 팔에는 '셜록'이라는 특별한 장비가 달려 있습니다. 자외선 레이저를 쏴 생명체의 증거가 될 유기물, 미네랄, 화합물 등을 찾아냅니다. 이런 물질이 발견되면 '왓슨'이라는 두 대의 카메라가 사진을 촬영합니다. 영국의 유명 추리소설에 나오는 탐정 셜록과 그의 동료 왓슨이 협력하는 것처럼요. 왓슨은 10.1㎛(마이크로미터)까지 구별할 수 있는데요. 1㎛는 100만 분의 1m와 같아요. 눈에 보이지 않을 만큼 작은 물질까지 촬영할 수 있답니다.

안정적인 옛날 컴퓨터를 써요

만일 화성에서 컴퓨터가 고장 나면 교체가 불가능합니다. 우주인이 머무는 국제우주정거장 같은 곳에서는 수리가 가능하지만, 화성처럼 먼 우주에 띄워 놓은 탐사선은 장비가 고장 나면 쉽게 고칠 수 없습니다. 그래서 인공위성이나 탐사선은 유지 보수를 하지 않아도 되는 단순한 구조로 디자인하고, 주요 부품이 고장 나면 대신 작동하는 예비 장비를 만들어둡니다.
그런데 첨단 장비로 무장한 로버에 있는 컴퓨터의 성능은 1990년대 말 수준이랍니다. 로버의 컴퓨터는 저장 공간이 2GB 정도입니다.
퍼서비어런스가 옛날 컴퓨터를 쓰는 이유는 안정성 때문입니다. 우주에서는 방사선에 직접 노출되고, 화성의 평균 온도는 영하 53도에 달합니다. 컴퓨터는 회로가 복잡할수록 온도, 압력 등 주변 환경 변화에 취약해 오류가 발생할 가능성이 커집니다. 1990년대 말부터 보낸 화성 탐사 로버들에 설치된 컴퓨터가 탈 없이 운용됐기 때문에 이번 퍼서비어런스에도 비슷한 성능의 컴퓨터를 설치했다고 합니다. 더 뛰어난 능력을 갖춘 최근 컴퓨터를 장착할 수도 있지만 만에 하나 사고 가능성을 막는 게 더 중요하다고 본 것입니다.
만일 화성에서 컴퓨터가 고장 나면 교체가 불가능합니다. 우주인이 머무는 국제우주정거장 같은 곳에서는 수리가 가능하지만, 화성처럼 먼 우주에 띄워 놓은 탐사선은 장비가 고장 나면 쉽게 고칠 수 없습니다. 그래서 인공위성이나 탐사선은 유지 보수를 하지 않아도 되는 단순한 구조로 디자인하고, 주요 부품이 고장 나면 대신 작동하는 예비 장비를 만들어둡니다.

지구 1400바퀴 거리 날아온 정보

퍼서비어런스는 2021년 2월 18일 20:55 UTC에 스카이 크레인의 도움으로 화성 표면에 성공적으로 착륙하여 연구를 진행함과 동시에 지구로 이미지를 전송하기 시작하였습니다. 인제뉴어티는 다음날 퍼서비어런스의 통신 시스템을 통해 NASA에 상태를 보고하였습니다.
화성에서 보낸 정보가 지구에 도착하는 데는 약 11분 걸립니다. 화성은 태양계를 타원형으로 돌기 때문에 지구와 화성까지 거리는 계속 달라지는 겁니다. 가장 가까울 때도 약 5460만 km나 됩니다. 지구를 약 1400바퀴 도는 거리와 비슷합니다. 이렇게 멀리 떨어져 있기 때문에 퍼서비어런스가 수집한 자료는 화성 궤도를 도는 유럽우주국의 궤도선이나 NASA의 정찰위성 등을 거쳐 지구로 전송됩니다.
NASA는 또한 퍼서비어런스에 탑재된 마이크가 다른 고급 시각 기록 장치와 함께 EDL 진입, 하강 및 착륙 과정을 견뎌 냈음을 확인했으며 착륙 직후 역사상 최초로 녹음한 화성의 표면의 소리를 발표하였습니다. 

미·소 우주 경쟁

1957년 소련이 인류 최초로 인공위성 스푸트니크 1호 발사에 성공하였습니다. 소련보다 과학기술이 앞선다고 생각했던 미국은 큰 충격을 받아  '스푸트니크 충격'이라는 말이 나올 정도였습니다. 스푸트니크 1호는 하루에 7번씩 미국 상공을 지나갔고, 이는 소련의 미사일이 미국 본토를 폭격할 수 있다는 것을 의미였습니다.

미국은 소련을 따라잡기 위해 1958년 우주 탐사를 이끌어나갈 기관인 NASA를 만들었습니다. 이후 1969년 미국은 인류 역사상 처음으로 지구인의 달 착륙에 성공하였습니다. 스푸트니크 발사는 두 나라의 우주 경쟁을 부추겼고 결과적으로 과학기술의 발전을 이룩 하였습니다.