▲ 화성 탐사 로버 '퍼시비어런스' 제작 과정(사진=NASA)

미 항공우주국(NASA)의 화성 탐사 로버 '마스(Mars) 2020 퍼시비어런스(Perseverance)‘가 지난해 6월 30일(현지 시각) 플로리다주 케이프 캐너버럴 공군기지에서 아틀라스5 로켓에 실려 화성으로 날아갔다.

퍼시비어런스는 약 4억7100만㎞의 거리를 날아가 오는 2월 18일 화성의 ‘예제로 분화구’에 착륙할 예정이다. 로버는 시속 1만 9500km의 속도로 화성 대기권에 진입해 7분만에 화성 표면에 착륙할 예정이다.

▲ 화성에 접근하고 있는 퍼시비어런스(사진=NASA)

NASA 제트추진연구소(JPL)가 개발 및 관리하고 있는 퍼시비어런스 로버는 화성에 도착하면 현재 화성에서 활동 중인 다른 로버 또는 착륙선과 화성 탐사 활동을 벌인다.

NASA는 다음달 18일 퍼시비어런스 로버의 화성 착륙을 앞두고, 이 로버에 대해 꼭 알아야할 것 7가지를 홈페이지를 통해 공개했다.

1. 퍼시비어런스, 과거 미생물의 존재를 찾아나선다.

지금의 화성은 얼음 사막으로 이뤄져있지만 과거에는 물이 흐르는, 따뜻한 환경에서 미생물이 살아 있었을 것으로 추정된다. JPL의 캐티 스택 모건은 “우리는 퍼시비어런스가 ‘실제로 과거에 화성에 생명체가 존재했을까?‘라는 논리적인 질문에 답을 주기를 원하고 있다”고 말했다.

퍼시비어런스는 화성의 미생물 흔적을 찾기위해 여러 첨단 과학장비를 탑재하고 있다. 셜록(SHERLOCㆍScanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals)은 유기물질과 광물을 발견하는 역할을 하며, PIXL(Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry)은 암석과 잔해물의 화학적 구성을 규명하는 작업을 돕는다. ’마스트캠(Mastcam)-Z’는 먼거리에서 화성 암석의 재질을 보기위해 주밍(zooming) 기능을 갖추고 있으며, 수퍼캠(SuperCam)은 레이저로 암석과 리골리스(regolith, 부서진 암석 덩어리와 부스러기들)를 분쇄해 구성을 살피는 역할을 한다. RIMFAX(Radar Imager for Mars' Subsurface Experiment)는 레이더 전파를 사용해 화성 지하 공간의 지리적 특징을 조사한다.

2. 퍼시비어런스, 과거 미생물을 찾을 가능성이 높은 곳에 착륙한다.

▲ 예제로 분화구

퍼시비어런스는 새로운 과학기술의 도움을 받아 절벽, 모래 둔덕, 암석 등으로 이뤄진 예제로 분화구(45km 너비)에 안전하고 정확하게 목표 지점에 착륙할 예정이다. 예상치 못한 장애물을 만나면 피해야한다.

35억년 이전에 이곳 분화구에는 강이 있었으며, 타호호(Lake Tahoe,미국 시에라네바다 산맥에 위치한 대형 담수호) 크기의 호수로 흘러들어갔을 것으로 추정된다. 퇴적물이 쌓이면서 분화구에 델타지역을 형성했다. 퍼시비어런스 미션팀은 오랜 과거 분화구 델타 지역에서 과거 미생물의 흔적과 유기분자를 발견할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

3. 퍼시비어런스, 화성의 지질학과 기후에 관한 중요한 데이터를 수집한다.

화성 궤도선은 화성의 지표면으로부터 322km 떨어진 상공에서 예제로 분화구의 이미지와 데이터를 수집하지만 과거의 생명체를 찾기위해선 근접한 곳에서 정밀 탐사하는 게 필요하다. 피시비어런스 로버가 필요한 이유다.

화성의 과거 기후를 이해하고 암석에 새겨져 있는 지질학적인 역사를 해독하는 탐사 활동은 화성의 아주 오랜 과거의 모습을 파악하는 데 도움을 준다. 화성의 지질학에 관한 역사와 기후를 이해하면 지구와 화성이 초기의 유사성에도 불구하고 왜 지금은 다른 모습을 하고 있는지 이해하는 데 도움이 될 것이다.

4. 퍼시비어런스, 화성 왕복 여행을 위한 첫 번째 여정이다.

화성에서 과거 미생물의 존재를 발견하기 위해선 방대한 증거 자료가 필요하다. 퍼시비어런스는 화성의 지표면에서 수집한 암석 시료(샘플)를 보관할 수 있는 장치(sample caching system)를 화성에 가져가는 최초의 로버다. 수집된 시료는 나중에 지구로 가져올 예정이다.

기존의 로버인 큐리오시티는 드릴을 이용해 암석을 분쇄했지만 피시비어런스는 분필 크기인 암석 코어(core)를 손상시키지 않고 드릴을 이용해 잘라내야한다. 채집된 암석의 코어는 시료보관장치에 넣어 보관하고, 나중에 임무를 수행하는 로버에 의해 회수하게 된다. 로버는 또한 NASA와 ESA(유럽우주청)가 공동으로 수행할 예정인 화성 시료(샘플) 가져오기 캠페인의 일환으로 착륙선에 시료를 넘겨줄 수도 있다.

암석 시료를 지구로 가져오면 NASA 과학자들은 너무 크기가 커 화성으로 가져가기 힘들었던 분석장비를 이용해 화성에서 채취한 시료를 검사하게 된다.

5. 퍼시비어런스, 달과 화성에서 인간 미션을 수행할 수 있는데 필요한 장비와 기술을 가져간다.

이번 미션에는 여러 미래 첨단 기술들이 채택되는데, 이들 기술 가운데 인간의 화성 탐험에 가장 큰 유익을 제공할 기술은 바로 ‘지형-상대 내비게이션(Terrain-Relative Navigation)’ 기술이다. 화성 착륙시스템의 일부인 ‘지형-상대 내비게이션’은 착륙선의 하강시 빠르게, 그리고 자율적으로 화성 지표면으로부터 착륙선의 위치를 파악하고 궤도를 수정할 수 있도록 지원한다.

여기에다 퍼시비어런스는 다른 로버에 비해 향상된 자율 기능을 갖추고 있다. 지구에 있는 엔지니어들로부터 최소한의 지시를 받지만 보다 넓은 지역을 자율주행할 수 있다.

퍼시비어런스는 '목시(MOXIE·Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment)'라는 장비도 탑재하고 있다. 목시는 이산화탄소로 이뤄진 화성의 대기권에서 산소를 만들어 낼 수 있다. 이 장비는 미래의 어느날 인간이 화성의 지표면에서 숨을 쉬고, 로켓 추진체를 위한 산소 생성에 도움을 준다.

이 외에도 2개의 또 다른 장비가 로버에 실려 화성으로 가고 있다. MEDLI2(Mars Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2)는 화성 과학실험실 미션의 차세대 버전이며, MEDA(Mars Environmental Dynamics Analyzer)는 화성의 날씨, 기후, 지표면의 자외선 방사선, 먼지 등에 관한 정보를 제공한다.

▲ 퍼시비어런스 로버에 탑재된 헬리콥터(이미지=NASA)

퍼시비어런스 로버는 또한 헬리콥터인 ‘인제뉴어티(Ingenuity)’를 싣고 화성을 향해 가고 있다. 화성 지표면에 착륙하면 헬리콥터는 퍼시비어런스로부터 분리돼 지구 날짜 기준으로 31일 동안 화성 대기권에서 활동하면서 데이터 수집 활동을 벌인다. 수집된 데이터는 화성 탐사를 위한 자료로 활용된다. 성공적으로 임무를 수행하면 우주과학자들은 로버 외에 헬리콥터라는 비행체를 화성 탐사를 위한 수단으로 추가할 수 있게 된다.

6. 퍼시비어런스, NASA와 과학자들의 도전 극복 의지를 담고 있다.

코로나 팬데믹 상황에서도 우주선을 발사대에 올려놓고 과거 생명체의 존재를 찾기위해 나서는 일련의 도전 과정은 결코 쉬운 일이 아니다. 화성에 소프트 랜딩하는 것도 쉽지 않은 일이다. 그동안 시도했던 여러 번의 화성 착륙 시도 가운데 약 50%는 실패로 끝났다.

퍼시비어런스 미션팀은 특히 인내라는 뜻을 갖고 있는 '퍼시비어런스'라는 로버의 명칭으로부터 영감을 얻었다. 미션팀은 전세계적으로 코로나와 싸우고 있는 의료진과 응급대원들의 인내와 희생 정신을 기리기위해 퍼시비어런스의 가운데 바퀴 오른쪽 부분에 특별 제작한 명판을 부착했다. 퍼시비어런스 미션팀은 이를 통해 전세계인들에게 도전정신에서 영감을 얻고, 미래의 탐험자들이 새로운 길을 개척하고 발견하는 데 정진해달라고 주문하고 있다.

7. 당신들도 퍼시비어런스의 여정에 함께 할 수 있다.

퍼시비어런스 로버는 다른 우주 탐험 장비보다 훨씬 많은 카메라를 탑재하고 있다. 로버 자체에 19개, 착륙 우주선에 4개 등 총 23개의 카메라가 임무의 매 순간을 촬영해 지구로 보내온다. 보내온 영상은 퍼시비어런스 미션 홈페이지에 바로 올라간다.

세계인은 로버 측면에 설치된 마이크를 통해 화성 착륙 순간의 소리도 들을 수 있다. 또 다른 마이크가 수퍼캠(SuperCam)에 설치되어 있는데, 과학자들은 이를 통해 암석의 특성을 이해하고, 화성의 바람 소리에 귀기울일 수 있다.

▲ 전세계 1090만명의 이름이 새겨진 실리콘 칩을 담고 있는 플레이트(사진=NASA)

만일 NASA의 '화성에 이름 보내기 캠페인'에 참여한 1090만명 가운데 한사람이라면 로버에 설치된 플레이트(plate)에 삽입되어 있는 3개의 실리콘칩에 자신의 이름이 새겨져 있을 것이다. 퍼시비어런스 로버는 또한 ‘하나가 되어 탐험하자(Explore as one)’라는 의미의 모르스 부호도 실어나르고 있다. 또한 NASA는 소셜 미디어 계정 '@NASAPersevere', '@NASAMars' 해시태그 '#CountdownToMars'를 통해 퍼시비어런스의 활약상을 전세계에 전하고 있다.

퍼시비어런스의 화성 탐사를 NASA만의 우주 탐험이 아니라 전세계인이 함께 하는 축제로 승화시키겠다는 게 NASA의 의도라고 볼 수 있다.