달까지 7일, 화성까지 8개월…2033년엔 '500일 화성인'

NASA, 유인탐사선 야심찬 계획
지구 → 달 → 화성 → 달 → 지구 코스

3년치 식량·산소, 방사선 해결 관건
우주개발 앙숙 미·러 최근 손잡아
'화성 거주' 엄청난 파생기술 기대
GPS·탄소섬유도 우주개발서 탄생

플로리다의 케네디우주센터 발사대. 37층 아파트 높이(111.3m), 무게 4173t에 달하는 거대한 오렌지빛 로켓이 굉음과 함께 불을 뿜기 시작한다.

길이와 무게 모두 역대 최대다. 5㎞ 밖 현장통제센터의 천장이 흔들릴 정도로 엄청난 굉음이 일더니 이윽고 4명의 우주인을 태운 '오리온(Orion)호'가 발사 타워를 박차고 하늘로 치솟아 올랐다. 10분 뒤 지구 궤도에 진입한 오리온호는 일주일 뒤 달 상공 6만1500㎞의 궤도에 도착했다는 신호를 보내왔다. 그리고 250일 후. 지구~달 거리의 205배에 달하는 7800만㎞ 떨어진 행성에서 "화성에 착륙했다"는 낭보가 전해졌다.

앞으로 16년 뒤인 2033년 미항공우주국(NASA)이 인류 역사 최초로 쏘아올릴 화성탐사선의 발사 모습이다. NASA는 지난해 화성으로 가는 차세대 로켓을 2019년 12월 시험발사하겠다고 공식 발표했다. 로켓의 이름은 '스페이스 론치 시스템(SLS)'. 성공한다면 1969년 아폴로 11호가 달에 착륙한 지 꼭 50년 만이다.

인류의 우주탐험 영역은 더 깊은 더 먼 우주로 확장되고 있다. 최종 목적지도 달이 아닌 붉은 별, 화성으로 바뀌었다. 패서디나의 NASA 제트추진연구소(JPL·Jet Propulsion Laboratory)는 세계에서 유일하게 화성에 물체를 착륙시킨 연구소다.

2012년 화성에 착륙한 탐사로봇 '큐리오시티(Curiosity)'가 그 주인공이다. 화성에 홀로 남겨진 식물학자가 산소를 만들고 감자를 키우며 생존하는 영화 '마션'이 개봉한 첫날 특별 이벤트가 펼쳐졌던 곳이기도 하다.

인간은 왜 화성에 가려는 걸까. JPL의 한인 전인수 우주환경그룹장은 "당장 화성에서 살기 위해서가 아니다"며 "새로운 우주탐사 과정에서 어려운 미션에 도전하다 보면 파생기술이 끊임없이 생겨나 목표가 기술을 낳고 기술이 다시 목표를 낳는 선순환을 위한 것"이라고 말했다.

그는 "결국 이런 기술의 진보가 인류의 삶에 혁신을 가져오게 된다"고 강조했다. 일례로 위성항법장치는 인공위성 기술에서 비롯됐고 탄소섬유는 우주복과 우주선 개발 중에 탄생했다.

자동차에 쓰이는 ABS(브레이크잠김방지장치), 헤드업디스플레이(HUD), 적응형정속주행시스템(ACC) 등도 모두 항공우주 기술에서 시작됐다.

현재 구글 등 글로벌 정보기술(IT) 기업들은 우주선의 영상기반항법을 자율주행차 등에 적용하기 위해 거액을 들여 NASA와 협업하고 있다. 우주 공간에서 사람의 활동을 보조하는 인간형 로봇(AI)이 개발되면 지구 위 사람들의 생활 자체도 완전히 바뀔 수 있다.

'화성으로의 여행' 준비는 차근차근 진행 중이다. 전인수 그룹장은 "인간이 달에 가는 것은 기술적으로 완성 단계라 1~2년 안에 갈 수 있고 화성은 늦어도 2030년대 후반께면 가능하다"고 말했다.

NASA의 유인 화성탐사 목표 기간은 약 1000일이다. 대략 지구에서 화성까지 가는 데 1년, 머무는 데 1년, 돌아오는 데 1년이다. 이를 위해 SLS와 4명의 우주인이 타고 갈 우주선 '오리온'을 개발 중이다. 코스는 '지구→달→화성→달→지구'다. 달을 중간 기착지로 이용하면 발사체와 우주선의 크기를 대폭 줄일 수 있다.

최근 중국과 일본 등 우주 선진국이 뒤늦게 달탐사에 뛰어드는 주된 이유다. 달에서 화성 착륙까지 걸리는 기간은 약 6~9개월. 사람들은 최대 500일을 머물며 활동한 뒤 지구로 귀환한다.

하지만 선결 조건들이 난제다. 우선 유인 화성 탐사는 지구 저궤도에서 무게 130t을 발사할 수 있는 강력한 추진력을 지닌 발사체가 필요하다. 1년 동안 사람이 살 건물을 지을 초경량 우주 구조물이 있어야 하고 이 구조물과 탐사 기기를 대량으로 운반하기 위한 고효율의 수송 시스템이 있어야 한다.

수송 시스템을 움직일 에너지 기술도 필수다. 사람들에겐 산소와 물 등 생명 유지 장치는 물론 화성의 먼지와 가스·방사선 등 독성 물질을 막는 장치도 있어야 한다. 3년 동안 먹을 식량도 문제다. 지구 귀환에만 최소 20t의 산소가 필요하다.

이런 난제를 극복하는 가장 큰 힘은 국제 협력이다. 당장 냉전시대 적대적으로 우주개발 경쟁을 벌이던 미국과 러시아가 지난해 9월 우주 탐사를 위해 손을 잡았다. NASA가 2020~2025년 달 궤도에 구축하려는 새로운 우주정거장 '딥 스페이스 게이트웨이(Deep Space Gateway)' 프로젝트에 러시아가 동참하기로 한 것이다.

NASA의 존 구이디 첨단탐사시스템부서장은 "우주 탐사는 매우 거대하고 위험하고 비용도 많이 드는 프로젝트인 만큼 전 세계 기술·과학·국제단체들과 협력하는 것이 중요하다"며 "달 탐사 분야에서 NASA가 한국항공우주연구원과 함께 협력하는 것도 우수 사례 중 하나"라고 말했다. 특히 구이디 부서장은 "민간 부문과 적극적으로 협력해 탐사 성과를 높이고 미국 경제에도 도움이 될 수 있다"며 우주의 '상업화'를 강조했다.

일론 머스크가 이끄는 미국의 스페이스X는 재사용 로켓('팰콘9') 발사에 성공 했다. 이에 따라 통상 한 번 쏘는 데 1억 달러~2억 달러가 들던 로켓 발사 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 길이 열렸다.


이소아 기자