여러 개로 분리되었다가 하나로 합체되는 로봇은 로봇 만화의 흔한 소재 중 하나다. 그런데 만화가 아닌 현실에서 이를 시도하는 과학자들이 있다. 바로 미 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)와 캘리포니아 공대 연구팀이 개발 중인 듀악셀(DuAxel) 로버가 그 주인공이다. 듀악셀 로버는 겉으로 보기에는 평범한 사륜구동 화성 탐사 로버처럼 생겼다. 이 로버의 특별한 점은 분리되는 앞바퀴다. 본체와 뒷바퀴는 지지대 역할을 하고 케이블로 연결된 앞바퀴와 바퀴 축은 별도의 미니 로버로 움직일 수 있다. 이런 별난 로버를 만든 이유는 기존의 로버로는 탐사하기 어려운 가파른 경사 지형을 조사하기 위해서다. 물론 큐리오시티나 오퍼튜니티 같은 화성 로버들도 어느 정도 경사는 극복할 수 있다. 하지만 기본적으로 태양전지나 출력이 약한 원자력 전지로 움직이다 보니 50~60도의 가파른 경사 지형을 통과하는 데 근본적인 한계가 있다.NASA 과학자들이 생각한 대안은 줄을 타고 비탈길을 오르내리는 방식이다. 케이블에 매달린 작은 로버라면 출력이 약하거나 속도가 느려도 문제없이 가파른 경사를 오르내릴 수 있다. 뒷바퀴와 본체는 지지대 역할을 하면서 케이블로 동력을 공급하고 데이터를 전송받는다. 연구팀은 실현 가능성을 검증하기 위해 프로토타입 분리 합체 로버인 듀악셀을 모하비 사막의 가파른 언덕에서 테스트했다. 결과는 긍정적이었다.듀악셀 로버 본체에서 분리된 미니 로버는 사람도 오르기 쉽지 않은 가파른 비탈길을 탐사했다. 미니 로버는 바퀴가 두 개뿐이지만, 3D 입체지도를 만들 수 있는 카메라와 자율주행 능력을 지니고 있어 안전하게 거친 경사로를 이동할 수 있다. 본체와 바퀴에는 별도의 탐사 장비를 탑재할 수 있는 여유 공간이 있어 지형뿐 아니라 토양 속의 수분 함량 등 여러 가지 중요한 데이터를 수집할 수 있다. 화성에는 비교적 최근에 물이 흘렀던 것으로 보이는 가파른 경사 지형이 있다. 물론 화성 표면에는 액체 상태의 물이 존재할 수 있지만, 화성 지하 깊은 곳에도 액체 상태의 물이 존재할 수 있다. 과학자들은 이 지하수가 우연히 경사로를 따라 흐르면서 증발하거나 얼어붙었다고 보고 있다. 하지만 매우 가파른 경사 지형이라 로버를 직접 보내 확인할 수가 없었다. 듀악셀 로버는 이 한계를 극복할 NASA의 비밀 무기인 셈이다. 듀악셀 로버는 현재 타당성을 검증하기 위한 기초 연구 단계이지만, 실현 가능성이 있는 것으로 판단되면 화성 탐사를 넘어 여러 가지 임무에 투입될 가능성이 있다. 연구팀은 단순 탐사 임무를 넘어 달 크레이터 내부에 케이블을 깔아 전파 망원경을 건설하는 임무도 구상하고 있다. 단순 개념 연구를 넘어 실제 우주 탐사 임무에 분리 합체 로버가 투입될 수 있을지 결과가 주목된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미국 항공우주국(NASA)는 행성 탐사선 ‘오시리스 렉스’(Osiris-Rex)가 소행성 ‘베누’(Bennu) 표면에 성공적으로 접지해 토양 및 자갈 샘플을 채취했다고 20일(현지시간) 발표했다. 소행성 표면 샘플은 2023년 지구로 배달될 예정이다. 오시리스 렉스는 이날 오후 1시 50분쯤 반동추진엔진을 가동해 궤도에서 벗어난 뒤 약 4시간 20여분에 걸쳐 초속 10㎝로 서서히 하강한 끝에 접지 목표지인 ‘나이팅게일’에 약 16초간 접지했다. 탐사선은 3.35ｍ 길이 로봇팔을 편 채 805ｍ를 하강한 뒤 두 차례 더 엔진을 가동해 미세조정한 뒤 목표 지점에 접지했다. 접지 직후 로봇팔 끝에 달린 샘플채취기(TAGSAM)로 표면에 압축 질소가스를 발사해 주변 토양과 자갈을 뜨게 한 뒤 이 중 일부를 흡입한 뒤 곧바로 이륙했다. 당초 목표한 2kg의 샘플을 채취했는지는 아직 불투명하다. 나사는 30일까지 탐사선이 충분한 분량의 토양을 흡입했는지를 발표할 예정이다. 샘플이 부족하면 나사는 내년 1월쯤 한번 더 시료 채취를 시도할 예정리고 CNN이 전했다. 미국 뉴욕에 있는 엠파이어 스테이트 빌딩 크기의 베누는 지구와 화성 사이의 행성으로 지구에서 약 3억 2100만㎞ 떨어진 곳에 있어 자료를 전송하는 데만 18분여가 걸린다. 과학자들은 베누는 수십억년 전에 형성된 초기 태양계를 들여다볼 창으로 여길 뿐만 아니라 지구에서 생명의 씨앗 구성물질을 탐구할 수 있을 것으로 기대한다. 탐사선이 소행성에 도착한 것은 미국에서는 처음이고, 전 세계에는 일본의 하나부사 1호와 2호에 이어 세 번째다. 이기철 선임기자 chuli@seoul.co.kr

스페이스X사는 거대한 스타십 로켓으로 화성에 영구적인 인류 정착지 건설을 시작할 준비가 거의 다 되어가고 있는 듯하다. 스페이스X의 창립자이자 CEO인 일론 머스크는 10월 16일(현지시간) 국제화성협회 컨벤션에서 이 민간 우주비행 회사가 빠르면 4년 안에 첫 번째 무인 화성 미션을 시작할 계획이라고 밝혔다. 머스크는 화성협회 설립자인 로버트 주브린과의 토론에서 "우리는 화성 진출을 위한 두 번째 창을 만들 기회가 있다고 생각한다"고 말했다. 머스크가 언급한 '창'은 화성 탐사를 위해 26개월마다 돌아오는 발사 기회를 말한다. 미 항공우주국(NASA)을 비롯, 중국, 아랍 에미리트는 모두 올해 7월 화성행 로켓을 발사했다. 다음 창은 2022년에 열리며, 머스크가 말한 두 번째 창은 2024년이다.​ 스페이스X는 현재 사우스 텍사스 시설에서 화성 탐사에 오를 재사용 가능 로켓-우주선 콤보인 스페이스X 스타십을 개발하고 있으며, 2022년부터 시작할 예정인 달 탐사 및 지구 궤도 우주여행에 스타십을 사용할 계획이다. 머스크는 오래전부터 인류는 다행성 종족(multi-planetary species)이 되어야 한다고 전제하면서, 핵전쟁이나 소행성 충돌로 지구에 더는 사람이 살 수 없게 될 경우를 대비해 화성에 영구적인 정착촌을 세워야 한다고 주장해왔다. 그는 오는 2024년엔 승객을 태워 화성으로 여행을 떠나고, 50년 내에는 100만 명을 이주시키겠다는 포부를 밝히기도 했다. 그러나 현시점에서 스페이스X는 실제로 화성 기지를 건설할 계획을 하고 있지 않다. 어디까지나 운송회사로서 화성 개발을 촉진하기 위해 인간과 화물을 화성으로 실어나르는 것이 유일한 목표다.화성협회 창립자인 로버트 주브린은 대회에서 "스페이스X는 가장 큰 단일과제인 운송 시스템 확립을 위해 매진하고 있으며, 거기에는 필요한 모든 종류의 시스템들이 포함되어 있다"고 밝혔다. 그러면서 "내 개인적인 희망은 올해가 끝나기 전에 성층권에서 스타십을 볼 수 있고, 일론이 옳다면 내년 또는 다음 해에 궤도에 도달하는 것"이라고 덧붙였다. 지나치게 야심 찬 일정을 곧잘 내세우기는 하지만, 그래도 만약 머스크의 예상이 맞는다면 스페이스X의 첫 화성 임무는 NASA 우주 비행사가 아르테미스 프로그램에 따라 달로 가는 해에 시작될 것이다. 또한 스페이스X는 스타십으로 2023년 달 궤도를 도는 우주 관광 비행을 할 계획이다. NASA는 아르테미스 프로그램에 따른 달 착륙선을 개발하기 위해 3개의 민간기업 중 하나로 스페이스X를 선택했다. 머스크는 2016년 스페이스X의 우주선 계획에 대한 계획을 발표한 바 있다. 이 프로젝트는 달, 화성 및 기타 지역으로의 심 우주 임무를 위해 거대한 부스터로 50m 길이의 우주선을 발사하는 것을 목표로 한다. 스타십과 슈퍼 헤비 부스터는 모두 재사용할 수 있는 것들이다. 올해 스페이스X는 텍사스에 있는 부카치카 시험비행 구역에서 SN5 및 SN6이라는 스타십 시제기의 시험 비행을 두 차례 실시했다. 비행 고도는 150m에 도달했다. 스페이스X는 가까운 장래에 고도 20km에 달하는 시험비행을 위해 SN8이라는 또 다른 스타십 시제기를 준비하고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

마음의 발걸음(리베카 솔닛 지음, 김정아 옮김, 반비 펴냄) 미국의 페미니스트이자 저술가, 비평가인 리베카 솔닛이 청년기에 쓴 아일랜드 여행기. 모계 혈통으로 아일랜드 국적을 얻은 솔닛이 더블린과 킬라니 등 아일랜드 서해안을 따라 걸으며 역사·문학·정치를 엮어 낸다. ‘유럽의 제3세계’라 불렸던 곳에서 유럽 중심 세계사와 강단철학, 문학사의 정전들에 도전한다. 468쪽. 1만 9000원.어둠 속으로 사라진 골든 스테이트 킬러(미셸 맥나마라 지음, 유소영 옮김, 알마 펴냄) ‘미국판 화성 연쇄 살인사건’ 골든 스테이트 킬러 사건을 다룬 논픽션. 작가이자 미제 사건 웹사이트 운영자인 저자는 사건을 추적하다 세상을 떠났고, 그가 남긴 방대한 자료와 원고를 남편과 동료들이 다듬어 출간했다. 책이 베스트셀러에 오른 뒤 다시 사건은 주목받고 마침내 범인이 체포됐다. 456쪽. 1만 8500원.활생(조지 몽비오 지음, 김산하 옮김, 위고 펴냄) 탐사 저널리스트이자 환경운동가가 말하는 활생 운동의 패러다임. 활생은 야생 동식물의 보전과 복원을 말한다. 저자는 스코틀랜드, 슬로베니아, 브라질 등의 지역에서 이뤄지는 생태적 복원 사례를 통해 생명계를 손상시키지 않으면서 사람들 삶의 지평을 확장하는 환경주의를 제시한다. 512쪽. 2만 3000원.이제, 시골(임경수 지음, 소일 펴냄) 복잡한 도시를 떠나 지역생활에 눈을 돌리는 이들에게 방향을 제시하는 귀농·귀촌 가이드북. 마을교육 전문가인 저자는 애매한 귀농과 귀촌이라는 말 대신 ‘귀향’(歸鄕)이라는 단어를 소환, 자신에게 맞는 귀향 디자인을 권유한다. 디자인에 앞서 퍼머컬처(지속가능한 농촌생활 체계)의 원리를 익히도록 했다. 176쪽. 1만 3000원.이토록 놀라운 동물의 언어(에바 메이어르 지음, 김정은 옮김, 까치 펴냄) 동물의 언어를 분석한 저작. 생물학과 동물행동학의 경험적 연구, 그 외 철학의 다른 분야에서 얻은 다양한 시각을 바탕으로 동물의 언어를 탐구했다. 소리의 높낮이와 억양, 속도로 소통하는 까마귀, 인간과도 의사소통이 가능한 놀이공원의 코끼리 등 다양한 사례를 들었다. 284쪽. 1만 6000원.호모 이밸루쿠스(김민주 지음, 지식의날개 펴냄) 코로나19 시대에도 건재한 각종 시험과 평가에 관한 진단. 공정이 최대 화두로 부각된 한국 사회에서 시험과 평가는 강력한 근거가 돼 경쟁우위의 지위와 자격 획득의 정당성을 확보해 주고 있다. 저자는 우리 사회를 ‘평가지배사회’로 보고, 평가지배사회를 살아가는 인간을 ‘호모 이밸루쿠스’라고 지칭한다. 288쪽. 1만 6500원.

2021년 2월 18일에 화성의 예제로 크레이터에는 역사상 가장 크고 정교한 탐사 로버인 퍼서비어런스(Perseverance)가 착륙할 예정이다. 퍼서비어런스의 무게는 1025kg으로 1997년 화성 땅을 밟은 최초의 화성 로버인 소저너의 100배에 달한다. 바퀴 위의 실험실이라고 불릴 만큼 많은 탐사 장비를 탑재한 덕에 이렇게 몸집이 커진 것이다. 이런 탐사 장비 중 하나가 화성 최초의 지면 침투 레이더(ground-penetrating radar, GPR)인 RIMFAX(Radar Imager for Mars' Subsurface Experiment)다. 지면 침투 레이더는 지면 아래 구조물이나 지질 구조를 연구할 목적으로 개발된 특수 레이더로 지질 및 자원 탐사는 물론 고고학 유적 탐사, 싱크홀, 지하 구조물 조사에도 활용된다. 레이더이기 때문에 지표면이 아니라 항공기나 위성에서도 땅속을 탐사할 수 있다는 점이 큰 장점이다. 따라서 나사는 지구와 다른 행성을 연구하기 위해서 땅과 얼음을 투과할 수 있는 지면 침투 레이더를 사용해왔다. 하지만 지금까지 화성 표면에 직접 밀착해서 지면 침투 레이더를 사용한 적은 없었다. 화성의 속살을 더 가까이에서 들여다보기 위해 나사는 노르웨이 국방 연구소(FFI)와 협력해 RIMFAX를 개발했다. 무게 3kg에 불과한 소형 지면 침투 레이더인 RIMFAX는 19.6 × 12.0 × 0.66 cm 크기의 레이더 모듈을 통해 최대 10m 아래 지하를 들여다볼 수 있다. 투과 깊이보다 더 중요한 부분은 해상도로 위성 궤도에서는 불가능한 15-30cm 해상도로 지면 아래 있는 광물과 지층의 존재를 파악할 수 있다. 퍼서비어런스 로버는 화성 로버 역사상 최초로 지표는 물론 땅속까지 동시에 들여다볼 수 있는 셈이다. 물론 이런 장비를 탑재한 데는 그럴 만한 이유가 있다. 퍼서비어런스 로버가 착륙할 예제로 크레이터는 35억 년 전쯤 소행성이 충돌해 형성된 지름 45km 크기의 대형 크레이터다. 35억 년 전에는 이 크레이터 내부로 물이 흘러들어와 호수를 형성했다. 퍼서비어런의 목표 착륙 지점은 예제로 크레이터 안에서도 강물이 유입되던 삼각주 지형으로 과학자들은 여기서 당시 생성된 퇴적 지형을 조사할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 하지만 이 시기 형성된 지층을 조사하기 위해서는 겉으로 드러난 부분만으로 충분치 않다. 퍼서비어런스 로버에 탑재된 RIMFAX는 땅속 광물의 분포 및 지층 구조를 확인해 고대 화성에 존재했을지도 모르는 생명체에 대한 단서를 제공할 것이다. 그리고 가능성은 높지 않지만, 혹시 물을 포함한 지하수층이나 얼음이 있다면 이를 밝혀낼 수 있을 것으로 기대된다. 어쩌면 여기에 화성 생명체에 대한 결정적인 단서가 숨어 있을지도 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

스페이스X 창립자이자 CEO인 일론 머스크가 테슬라 전기차에 실어 우주로 올려보낸 스타맨이 화성의 첫 플라이바이에 성공했다. 2018년 2월 스페이스X는 현존 민간 우주로켓 중 가장 강력한 성능의 ‘팰컨 헤비’에 테슬라 전기차 ‘로드스터’를 실어 우주로 보냈다. 전기 스포츠카 로드스터의 운전석에는 우주복을 착용한 마네킹이 타고 있었는데, 이 마네킹의 이름이 바로 스타맨이다.​ 화성 탐사를 위해 개발한 로켓 팰컨 헤비의 성공적인 발사가 핵심 미션이었지만, 전기차 로드스터와 그것을 '운전'하는 마네킹 스타맨은 유인 화성탐사를 향한 인류의 꿈을 상징하는 것으로 사람들의 뇌리에 각인되었으며, 이 듀오는 우주 여행에서 큰 이정표를 세웠다. 스페이스X는 7일(현지시간) 트위터를 통해 "지구를 떠난 스타맨은 오늘 화성에 처음으로 접근했습니다. 화성과의 거리는 0.05AU(천문단위), 곧 900백만km 이내입니다.(1AU는 지구-태양 간 거리로 약 1억 5천만km다.)"라고 발표했다. 추적 사이트 whereisroadster.com에 따르면, 스타맨과 로드스터는 577 지구일에 1회씩 긴 태양을 타원궤도로 공전하고 있다. 현재 스타맨은 우주공간을 거의 21억km (14AU) 달리고 있는 중인데, 이는 지구상의 모든 도로를 57배 이상 주행할 수 있는 먼 거리다. 그러나 이 먼 거리도 앞으로 스타맨과 그의 차 로드스터가 달려야 할 거리에 비한다면 눈썹길이 정도밖엔 안된다. 로드스터는 2018년 궤도 모델링 연구에 따르면, 향후 수천만 년 내에 금성 또는 지구로 향해 돌진할 것이다. 그러나 향후 백만년 이내에 지구나 금성에 충돌할 확률은 각각 6%와 2.5%에 지나지 않는다. 새로운 로켓의 데뷔 출시는 리스크가 큰 도전으로, 스페이스X가 스타맨과 로드스터를 먼저 팰컨 헤비에 실어 우주로 올려보낸 이유이기도 하다. 물론 일런 머스크의 탁월한 마케팅 요소가 포함된 면도 있다. 머스크는 선도적인 전기 자동차 제조업체인 테슬라를 운영하는 CEO이다. 팔콘 헤비는 그후로도 두 차례의 임무를 더 수행했다. 2019년 4월 팔콘 헤비 로켓은 사우디 아라비아의 ‘아랍셋(Arabsat)-6A’ 통신위성을 성공적으로 궤도에 올린 다음 지구로 돌아왔으며, 2개월 후에는 다양한 고객을 위한 24개의 화물을 궤도에 올려 전달했다. 일론 머스크의 꿈은 인류의 화성 진출이다. 즉, 화성에 정착촌을 만들어 인류가 살 수 있도록 하는 것으로, 그는 우주개발업체 스페이스X사를 앞세워 “인간을 다행성 종족(multi-planetary species)으로 만들겠다”고 선언하고, 2024년까지 화성에 지구인 정착촌을 세운다는 당찬 야심을 공표한 바 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.

냉전 시대인 1950년대 미국과 소련은 핵을 파괴 무기로만 사용하는 것이 아니라 잠수함, 항공모함, 비행기, 우주선 등의 동력원으로 사용하는 연구를 진행했습니다. 원자력의 힘을 빌면 오랜 시간 연료 보급 없이 움직일 수 있는 군함과 비행기, 로켓을 만들 수 있기 때문입니다. 미국은 1955년부터 1972년까지 미 항공우주국(NASA)와 미국 원자력 위원회 (AEC)를 중심으로 다양한 형태의 프로토타입 핵열추진(Nuclear Thermal Propulsion, NTP) 로켓 엔진을 개발했습니다. 핵열추진 로켓 엔진은 핵연료에서 나오는 열에너지로 추진체를 가열해 분사하는 방식의 로켓 엔진입니다. 추진체로 사용되는 물질은 대개 액체 수소입니다. 차가운 액체 수소를 고온의 핵연료봉 사이로 주입해 고온 고압 상태의 수소 가스로 만든 후 로켓 엔진을 통해 분사해 추진력을 얻는 것입니다. 이 방법은 1950년대 개발된 원자로 기술로도 실현이 가능해 수십 개의 프로토타입 엔진이 개발되고 테스트됐습니다. 당시 NASA는 달보다 훨씬 멀리 떨어진 화성 탐사 우주선에 이 원자력 로켓 엔진을 사용할 계획이었습니다. 하지만 천문학적인 비용 문제와 더불어 사고 시 방사능 유출 문제 때문에 결국 취소되기에 이릅니다.그러나 NASA가 핵열추진 로켓 개발을 완전히 포기한 것은 아니었습니다. 몇 년 전부터 NASA는 민간 업체와 협력으로 더욱 안전하고 신뢰성 높은 차세대 핵열추진 로켓을 개발하는 프로젝트에 착수했습니다. 우주 비행사를 화성처럼 먼 장소까지 보내기 위해서는 기존의 화학 로켓이나 이온 로켓을 뛰어넘는 강력한 로켓이 필요하기 때문입니다. 화학 로켓은 추력은 강력하지만, 효율이 매우 낮아 먼 장소까지 대형 우주선을 보내려면 엄청난 양의 연료가 필요합니다. 대안으로 개발된 이온 플라스마 엔진은 효율은 좋은 편이지만, 대신 추력이 매우 약해 소형 우주선에서만 사용할 수 있습니다. 원자력 로켓은 효율도 좋고 추력도 강해 우주 비행사를 화성이나 그보다 더 먼 장소로 보낼 장거리 대형 우주선에 적합합니다. 따라서 NASA가 여러 가지 어려움에도 핵열추진 로켓을 계속해서 시도하는 건 당연해 보입니다. 그런데 원자력 우주선에 관심이 있는 미국 정부 기관은 나사 하나만이 아닙니다. 미국 방위 고등 연구 계획국(DARPA) 역시 핵열추진 로켓 엔진에 관심을 보이고 있습니다. DARPA는 고순도 저농축 우라늄(HALEU, High-Assay Low Enriched Uranium)을 이용한 핵열추진 로켓 엔진 개발을 위해 그리폰 테크놀로지스(Gryphon Technologies)사와 1400만 달러에 계약을 맺었다고 발표했습니다. 그리폰 테크놀로지스가 개발하는 원자력 로켓에 대해서는 핵열추진 방식이라는 것 이외에 공개된 내용이 거의 없습니다. 다만 DARPA의 DRACO(Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations) 프로그램의 일부로 개발된다는 점을 생각하면 지구–달 선회 궤도를 신속하게 이동할 수 있는 핵열추진 우주선 개발이 가능한지 알아보려는 것으로 보입니다. 현재 NASA는 여러 다국적 파트너와 함께 인류를 다시 달로 보내는 아르테미스 계획을 추진하고 있습니다. 달 위성 궤도에 최초의 달 우주 정거장인 루나 게이트웨이를 건설하고 2024년에는 우주 비행사를 달 표면에 착륙시킬 계획입니다. 지구와 달 사이를 오가는 아르테미스 임무에는 모두 재래식 화학 로켓이 사용됩니다. 하지만 그런 만큼 상당히 많은 연료가 필요해 적지 않은 비용이 들어갑니다. 만약 원자력 로켓이 있다면 핵추진 항공모함이나 잠수함처럼 수시로 연료를 보급하지 않아도 되기 때문에 민간 탐사 임무는 물론 군사 목적의 우주 비행도 수월해질 것입니다. DARPA의 의도는 결국 미국의 군사 행동 범위를 달을 포함한 더 먼 우주로 확장하려는 것으로 볼 수 있습니다. 다만 실용적이고 안전한 핵열추진 로켓을 개발하는 일은 쉽지 않은 과제가 될 것입니다. 원리는 간단하지만, 기본적으로 외부로 노출된 원자로나 마찬가지라 안전성 문제가 항상 따라다닐 수밖에 없기 때문입니다. 갑자기 팽창하는 수소 가스의 압력을 몇 년간 지속적으로 견딜 수 있는 엔진 역시 어려운 과제입니다. 1400만 달러의 연구비로는 쉽게 극복할 수 없는 기술적 문제가 있기 때문에 이번 연구 개발 프로그램은 타당성을 검토하기 위한 초기 연구로 생각됩니다. 하지만 이런 연구에 투자한다는 것 자체가 미국이 미래 우주 진출 프로그램을 진지하게 생각하고 있다는 의미입니다. 사실 DARPA가 진행한 많은 연구 프로그램이 결국 성공하지 못하고 중단되긴 했지만, 실패할 가능성이 있더라도 그럴 만한 가치가 있다면 도전하는 것이 DARPA의 목적이기도 합니다. 이런 도전 정신이 여러 가지 어려움에도 불구하고 미국이 오랜 세월 초강대국의 지위를 유지할 수 있는 이유 중 하나일 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

내년 2월 18일 화성에 착륙할 미 항공우주국(NASA)의 퍼서비이런스(Perseverance) 로버는 '바퀴 위의 연구실'이라고 불릴 정도로 다양한 탐사 장비가 탑재되어 있다. 화성에 대형 로버를 발사하는 일은 NASA에서 일하는 과학자들에게도 흔치 않은 기회이기 때문에 무게 1025㎏의 로버에 여유 공간이 없을 정도로 많은 탐사 장비를 올려놓은 것이다. 여러 개의 구멍이 뚫린 작은 공 같은 장치인 레이저 역반사 어레이(Laser Retroreflector Array, 이하 LaRA) 역시 그중 하나다. (사진) 레이저 역반사 어레이는 쉽게 말해 레이저를 반사하는 거울로 주로 거리 측정에 사용된다. 역사적으로 가장 유명한 사례는 아폴로 프로그램 시절 우주 비행사가 달 표면에 설치한 LR3(Laser Ranging Retro-Reflector)로 지구와 달 사이의 거리를 매우 정밀하게 측정할 수 있다. 빛의 속도는 일정하기 때문에 지구에서 발사한 레이저가 달에 설치한 반사경에 반사되어 지구에 도착한 시간을 측정하면 역으로 거리를 측정할 수 있기 때문이다. 과학자들은 레이저 반사경을 통해 달이 지구에서 매년 3.8㎝씩 멀어지고 있다는 사실을 확인했다. 그런데 화성의 경우 지구에서 너무 멀기 때문에 이런 방법으로 거리를 정밀하게 측정하기가 거의 불가능하다. 지구에서 레이저를 발사해 화성에 있는 작은 반사경에 명중시키기도 어렵지만, 설령 명중해서 반사되어 온다 해도 먼 거리를 이동하는 동안 레이저가 넓게 퍼져 검출이 거의 불가능하기 때문이다. 따라서 LaRA의 목적은 다른 곳에 있다.NASA의 목적은 화성 표면 세 곳에 레이저 반사경을 설치한 후 화성 위성 궤도를 도는 탐사선까지의 거리를 정밀하게 측정하는 것이다. 퍼서비어런스 로버보다 먼저 화성에 착륙한 인사이트(InSight) 탐사선에는 LaRA와 거의 비슷한 레이저 반사경인 LaRRI(Laser Retroreflector for InSight)가 설치되어 있으며 2022년 화성 착륙 예정인 유럽우주국(ESA)의 엑소마스 로버에도 비슷한 레이저 반사경이 설치되어 있다. 두 화성 로버가 무사히 착륙하면 화성 표면에 세 개의 레이저 반사경이 설치되는 것이다. 과학자들은 화성 궤도를 도는 탐사선과 화성 표면에 있는 세 개의 레이저 반사경을 이용하면 화성 표면의 3차원 구조를 정밀하게 측정할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 달에 설치된 레이저 반사경과 달리 평면이 아닌 동그란 형태인 이유도 여러 각도에서 레이저를 받아 3차원 위치 데이터를 얻기 위해서다. 특히 두 대의 로버는 계속해서 이동하기 때문에 여러 지점에서 거리 측정이 가능하다. 과학자들은 이를 통해 화성 표면 지형에 대해서 더 정확한 데이터를 얻을 뿐 아니라 여러 가지 창의적인 연구가 가능할 것으로 기대하고 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

어둠 속에서도 광합성이 가능한 식물성 플랑크톤의 존재가 확인됐다. 캐나다 라발대 등 국제연구진은 겨울철 북극해 얼음 아래 갇힌 캄캄한 바닷속에서도 성장할 수 있는 식물성 플랑크톤을 발견했다고 밝혔다.겨울철 북극해는 빛의 반사성이 뛰어난 불투명한 얼음으로 뒤덮여 바닷속은 온통 암흑이 된다. 따라서 긴 겨울 동안 식물성 플랑크톤은 휴면 상태에서 얼음이 녹을 때까지 살아남을 수 있다고 여겨졌다. 하지만 식물성 플랑크톤의 휴면에 관한 연구는 거의 이뤄지지 않아 실제로 휴면을 하는지는 알 수 없었다. 이에 따라 이들 연구자는 빛의 양을 측정할 뿐만 아니라 식물성 플랑크톤의 수와 농도를 조사하는 기능까지 갖춘 고성능 관측 장비를 투입해 그 비밀을 파헤치고자 했던 것이다. 그 결과, 태양이 뜨지 않는 극야가 일어나거나 얼음이 가장 두꺼워지는 2월일 때조차 식물성 플랑크톤들은 계속해서 성장하는 것으로 나타났다. 또한 그 성장 요인을 분석한 결과, 어둠 속에서도 광합성이 이뤄지고 있는 것으로 확인됐다. 즉 북극의 식물성 플랑크톤들은 환경에 적응해 얼음을 빠져나오는 극미한 광자를 에너지원으로 삼을 수 있도록 진화하고 있었던 것이다. 게다가 이번 발견은 어둠 속 광합성에 머무르지 않았다. 흥미롭게도 북극의 식물성 플랑크톤들이 성장하고 증식하는 것이 가장 활발하게 이뤄지는 시기는 얼음이 소멸하는 여름이 아니라 아직 상당한 양의 얼음이 남아 있는 4, 5월 중이었다. 이들 식물성 플랑크톤은 사람에게 있어 캄캄한 환경에서의 광합성을 할 수 있을 뿐만 아니라 최고 성능을 발휘하기 위해 빛의 양도 크게 끌어내렸다. 필요한 빛의 양 범위를 적은 수준으로 바꿔 포식자가 번식하기 전에 증식할 수 있어 생존 경쟁에서 유리할 수 있다는 것이다. 이번 연구로 식물성 플랑크톤이 기존의 상식으로는 불가능하다고 여겨졌던 몇 안 되는 빛으로도 광합성이 가능한 것으로 밝혀졌다. 이 사실은 다른 행성이나 위성에 관한 생명 탐사에서도 중요하다.태양계 내부에서도 토성의 위성인 엔켈라두스나 목성의 위성인 유로파에는 얼음 표면 밑에 바다가 있으며 화성 극지방의 얼음 내부에는 광활한 소금 호수가 있다는 발표가 속속 나오고 있다. 만일 이런 행성이나 위성에 북극의 식물성 플랑크톤처럼 미미한 빛으로 광합성이 가능한 생명체가 있으면 얼음 밑에 풍요로운 생태계가 조성되고 있을지도 모르는 것이다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’(Science Advances) 최신호(9월 25일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)은 여러 나라와 협력으로 인류를 다시 달에 보내는 아르테미스 계획을 추진 중이다. 우선 내년에 있을 아르테미스 I 임무를 통해 사람이 타지 않은 오리온 우주선을 발사해 달 선회 궤도를 돈 후 지구로 귀환할 예정이다. 아르테미스 II 임무에서는 우주 비행사가 탑승해 우주선을 최종 검증하고 2024년 아르테미스 III 임무를 통해 달 표면에 착륙한다는 계획이다. 이번 달 탐사가 반세기 전에 진행된 아폴로 프로젝트와 다른 점은 영구적인 달 기지를 염두에 둔 프로젝트일 뿐 아니라 다양한 크기의 무인 달 탐사선을 같이 보내 임무를 돕는다는 것이다. 예를 들어 아르테미스 III 착륙 전에 달 남극에 로버와 탐사선을 보내 물과 얼음의 분포를 확인하고 미래 달 기지 건설에 사용할 수 있을지 확인할 예정이다. 이를 위해 NASA는 현재 개발 중인 바이퍼(Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, VIPER) 로버와 함께 다른 달 탐사선에 실을 초소형 로버 계획을 승인했다.카네기 멜런 대학의 스핀오프 기업인 아스트로보틱(Astrobotic)은 무게 11㎏에 불과한 초소형 달 로버인 문레인저(MoonRanger)를 공개했다. 무게와 크기 모두 작은 여행용 케이스 수준에 불과한 문레인저는 얼음이 있을 것으로 추정되는 달 남극에서 임무를 수행하기 위해 매우 독특한 태양전지를 장착했다. 바로 90도까지 수직으로 세울 수 있는 태양전지 패널이다. (사진) 이 로버가 임무를 수행할 달 남극에는 태양 빛이 거의 수평으로 들어오기 때문인데, 그 점을 생각해도 비교적 큰 태양전지를 탑재한 데는 그럴 만한 이유가 있다. 문레인저는 초소형 저비용 로버를 목적으로 개발됐기 때문에 달 탐사 로버인 바이퍼나 화성 탐사 로버인 큐리오시티와 달리 로버의 핵심 부품을 저온 환경에서 보호할 수 있는 장비가 없다. 달의 밤은 매우 춥기 때문에 영하 150도 이하의 극저온 환경에서 보호할 수 있는 시스템 없이는 다시 태양이 뜨더라도 정상적으로 작동한다는 보장이 없다. 따라서 기본 임무 수행 기간이 달의 낮 시간인 14일 정도에 불과하다. 대신 무게가 가볍기 때문에 비용을 낮출 수 있으며 속도도 매우 빨라 넓은 지형을 탐사할 수 있다. 심지어 경량화를 위해 통신 장비의 성능도 희생했기 때문에 지구와 직접 교신은 불가능하며 착륙선을 통해 지구에 데이터를 전송한다. 개발팀은 문레인저가 무인 달 탐사선 주변의 3차원 입체 지형을 빠르게 작성하고 얼음이 있을 가능성이 큰 지형을 쉽게 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 로버의 주행도 지구에서 세부적으로 컨트롤하는 것이 아니라 자율적으로 이뤄진다. 문레인저는 앞으로 우주 탐사에서 자투리 공간에 실을 수 있는 미니 로버의 유용성을 검증할 무대가 될 것으로 예상된다. 성공한다면 작고 귀엽지만, 재능이 많은 미니 로버가 달과 화성을 누비게 될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

달의 기원에 관한 가설- '거대충돌설'을 뒷받침하는 새로운 증거가 발견되어 학계의 관심을 끌고 있다. 과학자들은 약 44억 년 전 화성 크기의 행성이 원시 지구에 충돌한 후 달이 형성되었을 것이라는 '거대충돌설'을 대체로 정설로 보고 있는데, 이번에 달의 암석에서 그 새로운 증거를 발견했다. 미 항공우주국(NASA)이 이끄는 연구팀은 1960년대와 70년대에는 없었던 첨단장비로 50년 전에 아폴로 우주 비행사가 지구로 가져온 달의 암석 샘플에 있는 염소의 양과 유형에 초점을 맞춰 조사한 결과, '거대충돌설'의 추가 증거를 발견했다고 새로운 연구가 보고했다. 염소에는 핵에 다른 수의 중성자를 포함하는 여러 동위원소들이 존재하는데, 대체로 달에 '무거운 염소'가 많은 데 비해, 지구에는 '가벼운 염소'가 많다는 점이 이번 연구 결과 밝혀졌다. 물론 무거운 염소는 더 많은 중성자를 포함하고 있는 염소의 동위원소를 가리킨다. 거대충돌이 발생한 직후, 지구와 충돌 천체의 먼지들이 같이 뒤섞인 채 대거 우주로 방출되었으며, 이 물질들이 지구 둘레를 돌면서 중력으로 뭉쳐져 이윽고 달을 달을 형성하게 되었다. 초창기 원시 지구와 달에는 염소의 여러 동위원소가 고루 혼합되어 있었지만, 새로 형성되는 달에 지구의 중력에 이끌리면서 그 혼합이 바뀌기 시작했다. 충돌 후 두 천체가 점차 형태를 갖추어감에 따라 지구는 달에서 가벼운 염소를 자기 쪽으로 끌어당겼고, 그 결과 움직이기 어려운 무거운 염소는 달에 남게 되고 가벼운 염소는 부족하게 되었다. 달에 무거운 염소의 비율이 지구보다 높은 것은 이 같은 이유 때문이라 한다. "현재 지구와 달의 원소 구성에는 큰 차이가 있으며, 우리는 그 이유를 알고 싶었다"라고 성명에서 밝힌 NASA의 공동저자 저스틴 사이먼은 "이제 우리는 달이 처음과 매우 다르다는 것을 알고 있으며, 이는 '거대충돌'의 영향 때문일 것이라고 생각하고 있다"라고 덧붙였다. 연구팀은 또한 염소와 동일한 족에 속하는 할로겐을 조사하여 이 같은 사실을 확인했다. '가벼운' 할로겐 역시 지구에 비해 달에 덜 풍부하며, 그 같은 결과를 불러올 만한 다른 원인은 발견되지 않았다고 밝혔다. ​ 이 연구는 수십 년 전에 제안된 달의 '거대충돌설'을 뒷받침하는 화학적 증거를 계속 축적하고 있는 중이다. 예컨대, 올해 3 월에 발표된 한 연구에서는 고정밀 산소 동위원소 측정 방법으로 지구와 달의 암석이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 다를 수 있음을 보여주었다. ​새로운 연구는 이번 달에 전미과학 아카데미의 회보에 발표되었다. 연구는 휴스턴 소재 존스 우주기지의 NASA 천체물질 연구 및 탐사과학부 대학원생 연구원 앤터니 가르가노가 주도했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

미 항공우주국(NASA)은 현재 우주 탐사에서 자타가 공인하는 세계 1위 기관이다. 하지만 우주가 미국의 전유물은 아니다. 현재 유럽, 일본, 러시아, 중국 등 여러 나라가 단독 혹은 국제 컨소시엄 형태로 활발한 태양계 탐사 계획을 추진하고 있다. 예를 들어 일본우주항공연구개발기구(JAXA)는 소행성을 근접 거리에서 자세히 탐사하는 것은 물론 그 샘플까지 채취하기 위해 하야부사2 탐사선을 소행성 류구에 보냈다. 하야부사2는 작년 7월 소행성 류구 표면에서 샘플을 채취했으며 올해 말에 이 샘플을 지구로 가져올 예정이다. JAXA는 여기서 그치지 않고 하야부사2의 화성 탐사선 버전이라고 할 수 있는 화성 위성 탐사선(Martian Moon Exploration, 이하 MMX)을 2024년에 발사할 계획이다. MMX는 2025년 화성 궤도에 진입한 후 화성의 두 위성인 포보스와 데이모스를 가까운 거리에서 상세히 관측한다. 특히 포보스에는 직접 착륙해 10g 정도의 샘플을 확보할 계획이다. 이후 2028년에는 화성에서 지구로 향해 출발해 2029년에는 인류 역사상 최초로 다른 행성의 위성에서 샘플을 채취해 지구로 귀환할 예정이다. 만약 성공한다면 포보스와 데이모스의 기원에 대한 결정적인 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.최근 JAXA는 일본 공영 방송사인 NHK가 개발한 4K 및 8K 슈퍼 하이비전 카메라(Super Hi-Vision Camera)를 MMX에 탑재한다고 발표했다. 두 개의 슈퍼 하이비전 카메라가 찍은 화성과 두 위성의 고해상도 이미지는 다른 과학 데이터와 함께 지구로 전송된다. 하지만 이미지 데이터의 양이 매우 크기 때문에 모두 전송하기 어렵다. 지구로 미처 전송하지 못한 원본 데이터 파일은 지구 귀환 캡슐에 별도로 저장되어 화성 위성 샘플과 함께 2029년 지구로 귀환할 예정이다. 사실 화성은 물론 태양계 여러 천체의 고해상도 이미지는 이미 적지 않다. 하지만 이 이미지들은 사실 여러 장의 사진을 합성해 하나의 사진처럼 만든 것이다. 본래 컬러 이미지가 아닌데 컬러처럼 보이기 위해 가상 컬러 처리를 한 사진도 적지 않다. 사진 자체가 아니라 과학 연구가 주목적이고 이미지 데이터의 양이 너무 크면 지구에서 멀리 떨어진 우주에서 전송하기 힘들기 때문이다. MMX에 탑재된 4K 및 8K 슈퍼 하이비전 카메라는 별도의 복잡한 처리 과정 없이 화성과 그 위성의 모습을 원본 그대로 생생하게 보여줄 것으로 기대된다. 일반적으로 과학적 데이터 수집에 초점을 맞춘 우주 탐사선에서는 보기 힘든 참신한 시도인데, 얼마나 좋은 결과물을 가져올지 9년 후 결과가 주목된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

금성의 대기에 포스핀(phosphine, PH3)이 상당량 함유돼 있다는 관측 결과가 발표됐다. 제인 그리브스 영국 카디프 대학 연구진은 14일(이하 현지시간) 시작된 영국 왕립천문학회의 온라인 기자회견을 통해 금성 대기에서 방출되는 전파 스펙트럼 흡수선을 천체 망원경으로 확인했다고 밝혔다. 이들의 논문은 네이처 천문학 저널에 게재됐다. 처음에는 미국 하와이 마우나케야 산 정상의 제임스-클라스-맥스월 망원경을 이용해 희미한 형태로 관측됐고 나중에 칠레 아타카마 대형 밀리미터 집합체 망원경에 의해 더 선명한 형태로 확인됐다. 관측된 흡수선의 세기와 형태는 사가와 히데오 교토 산업대학 교수가 연구개발한 모델에서 10억개의 입자당 포스핀 분자가 20개 있을 때의 경우와 맞아떨어졌다. 포스핀은 목성이나 토성처럼 대기의 대부분이 수소로 이루어져 있고 강력한 대기압을 가진 행성에서 화학적으로 합성될 수 있는 것으로 알려진 가스다. 하지만 금성의 포스핀은 두 행성과 달리 수소도 풍부하지 않고 대기압도 충분히 높지 않아 이번에 관측된 양의 포스핀 가스가 절로 합성될 수 있는 여건이 아닌 것으로 알려져 있었다. 포스핀 분자는 하나의 인(燐) 원자에 수소 원자 셋이 결합해 이뤄진다. 지구에서는 생명체, 예를 들어 펭귄과 같은 동물의 위장 속이나 산소가 부족한 늪지 같은 곳에 미생물 형태로 존재한다. 물론 공장 같은 곳에서 만들어질 수 있지만 금성에 공장이 존재하지도 않고 펭귄 같은 동물도 없다. 따라서 그리브스 교수 연구진은 우리가 전혀 모르는 방식으로 금성의 대기 환경에서 포스핀을 합성해 낼 수 있는 방법이 있거나 지구 대기에서의 생명체와 유사한 미생물이 금성의 대기에 존재할 가능성이 있다고 봤다. 금성의 표면은 극단적인 온실 효과 때문에 섭씨 500도에 가깝고 대기압이 90으로 높아 생명체의 존재 가능성이 태양계의 다른 행성들보다 낮게 점쳐져 왔다. 인류의 생명체 탐사도 화성이나 토성의 위성인 유로파와 타이탄 등에 집중하는 것도 이 때문이다. 그런데 이번 그리브스 교수 발표로 금성의 우선 순위가 높아질 여지가 만들어졌다. 금성은 지구에 가깝기도 하다. 연구 팀의 사라 시거 교수는 포스핀 가스가 금성의 생명체에서 생성됐다면 그 생명체는 금성의 대기 중에 미생물의 형테로 존재할 것으로 추측한다고 발표하였다. 지구도 표면으로부터 41㎞ 떨어진 성층권에 박테리아가 떠다니는데 금성도 거의 같은 50~60㎞에 박테리아가 존재할 수 있다는 얘기다. 금성에는 과거 20억년 동안 풍부한 물을 갖고 있어서 지구처럼 생명이 탄생했을 가능성이 높은데 온실효과가 진행되면서 지표면의 생물은 멸종하고 대기 중의 미생물만이 바뀐 환경에 적응해 대기 순환에 따라 흘러다니며 포스핀을 합성하며 살아가고 있다는 것이다. 일단 금성의 지표와 대기에서는 유황이 다량 함유돼 있어 지구 생명체가 전혀 생존할 수 없기 때문에 금성의 생명체가 존재한다고 해도 지구의 것과는 상당히 다른 구성일 것이라고 추정했다. 그리브스 교수는 “평생 동안 우주의 생명체 존재 가능성을 파고들었지만 이번 연구 결과는 나로선 믿기지 않는 대목이 많다. 하지만, 맞다. 다른 분들이 우리가 놓친 것이 무엇인지 말해줬으면 한다. 우리 논문과 데이터를 자유롭게 접근할 수 있도록 했다. 이런 것이 과학이 굴러가는 방식”이라고 말했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr 영국 BBC 보도와 티스토리의 블로거 ‘My External Knowledge Storage’ 내용과 2년 전 네이버 블로거 ‘잉여로운 우주 이야기’ 내용을 참고해 작성했습니다.

특수 처리한 우주식품이 장내미생물 교란장염유발 세균 증가, 염증억제 세균 감소장내미생물 불균형 우주인 건강 악영향 평소 과학에는 전혀 관심이 없더라도 건강에 조금만 신경 쓰는 사람이라면 요즘 가장 많이 듣는 용어가 다름아닌 ‘장내미생물’일 것이다. 사람 몸에 있는 미생물 숫자는 인간 세포 수와 비슷하거나 약간 많은 39조개로 대부분 소장, 대장 같은 소화기관에 집중돼 있다. 이들 소화기관에 있는 미생물을 장내미생물이라고 하는데 인체가 분해할 수 없는 영양소를 분해해 소화할 수 있도록 도와주는 수준으로만 알고 있었다. 그렇지만 최근 들어 비만은 물론 대장암을 비롯한 여러 암, 면역계 질환, 치매나 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌질환, 우울증, 양극성장애 같은 신경정신질환에까지 영향을 미친다는 연구 결과들이 잇따라 공개되고 있다. 그야말로 장내미생물 연구 ‘전성시대’이다. 이번에는 유럽 과학자들이 지구와는 전혀 다른 환경인 우주에서 우주인들이 건강하게 생존하는 데 장내미생물이 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다.이탈리아 볼로냐대 약학·생물공학과, 브라질 파라이바연방대 식품공학과, 프랑스 소르본대 부속 피티에 살페트리에르병원, 심장대사·영양학 연구소, 리옹1대학 의생명과학연구소, 독일 베를린 응용과학대, 본대학 식품영양과학연구소 공동연구팀은 유익한 장내미생물이 혹독한 환경의 우주여행에서 우주인들의 신체적, 정신적 건강을 유지하는 데 중요한 역할을 할 것이라고 13일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 ‘첨단 생리학’(Frontiers in Physiology) 9일자에 실렸다. 지난 7월 미국, 중국, 아랍에미리트(UAE)가 동시에 화성탐사선을 발사하고 2022년 유럽, 2024년에는 일본이 화성탐사를 계획하는 등 많은 나라들이 화성탐사에 주목하고 있다. 현재는 지구 밖 생명체 존재를 확인하기 위해 화성에 탐사선을 보내고 있지만 궁극적인 목표는 사람이 거주할 수 있는 ‘제2의 지구’를 만들겠다는 것이다. 그렇지만 2016년 12월 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 인간이 화성과 그 너머 우주공간을 여행할 때 발생할 수 있는 5가지 문제점을 지적했다. 사이언스가 제시한 우주여행의 5가지 걸림돌은 △우주방사선 △고독감 △우주곰팡이 △미세중력 △인적오류이다. 특히 미세중력은 오랜 시간이 걸리는 유인 우주탐사에서 가장 큰 문제가 될 수 있다. 무중력에 가까운 미세중력은 우주인의 뼈와 근육을 약화시켜 각종 디스크 질환을 쉽게 일으킬 수 있다. 이 때문에 국제우주정거장(ISS)에 장기간 거주하는 우주인들에게는 근육손실을 막기 위해 매일 약 2시간씩 운동을 하도록 하고 있지만 골밀도가 낮아지는 것은 운동으로도 막기가 힘들다. 뿐만 아니라 미세중력은 시신경과 안압에도 영향을 미쳐 시력 약화를 가져온다.연구팀은 미세중력으로 인한 근육량 감소와 골밀도 저하는 소화기관에도 영향을 미친다고 지적했다. 더군다나 우주라는 특수한 환경에서 보관하기 위해 동결건조한 뒤 방사선조사로 무균 상태로 만들기 때문에 지구에서 먹는 음식과 비슷하게 만든다고는 하지만 맛과 영양이 떨어질 수밖에 없다. 더군다나 특수한 과정으로 만들어지기 때문에 우주인의 식단은 장내미생물을 교란시킬 수 있게 된다는 것이다. 연구팀은 우주여행과 관련한 앞선 여러 연구를 분석한 결과 같은 임무를 수행하는 우주인들의 장에서는 장염을 유발하는 박테리아는 증가하고 항염효과를 보이는 유익한 세균은 줄어들었다고 밝혔다. 이는 감염과 염증에 취약하게 만들고 영양실조, 위장장애를 가속화시킬 수 있으며 면역체계 결핍, 신경정신질환, 인지력 저하를 유발시킬 수 있다고 지적했다. 연구를 이끈 마르티나 헤어 본대학 교수는 “이번 연구는 장내미생물의 작은 변화라도 미생물과 숙주 사이에 복잡하게 얽혀 있는 균형관계를 붕괴시킬 수 있음을 보여 주고 있다”고 말했다. 거대한 우주를 탐사하고 정복하기 위해서는 작은 우리 몸속부터 제대로 관리하는 것이 필요하다는 것을 보여주는 이번 연구 결과는 언젠가 유인 우주탐사에 나설 한국에 많은 시사점을 주고 있다.

-250년 전 망원경으로 발견한 일곱번째 행성 태양계 8개 행성 중 지구를 빼고 망원경 없이 볼 수 있는 행성은 몇 개나 될까? 대부분의 사람들은 "다섯"(수성, 금성, 화성, 목성, 토성)이라고 대답할 것이다. 이 다섯 개의 밝은 행성은 예로부터 잘 알려져 요일 이름까지 차지한 행성이지만 실제로는 망원경이나 쌍안경의 도움 없이 맨눈으로 볼 수 있는 여섯 번째 행성이 있는데, 바로 천왕성이다. ​이번 주는 이 천왕성의 맨눈 관측을 시도해볼 아주 좋은 기회라 할 수 있는데, 특히 늦은 저녁 하늘에 관측에 방해가 되는 밝은 달이 없기 때문이다.​ 물론 천왕성의 정확한 위치를 알아야 한다. 별의 밝기는 숫자로 표시하는데, 보통 1등성부터 6등성까지 나뉘며, 숫자가 작을수록 밝은 별이다. 6등성이 맨눈으로 볼 수 있는 별 밝기의 하한선이다. 천왕성은 현재 5.7등급으로 빛나고 있다. 이 정도 밝기라면, 아주 어둡고 하늘 상태가 좋은 밤에 시력 좋은 사람이 겨우 볼 수 있을 정도다. 그러니까 먼저 쌍안경으로 천왕성을 확인한 후 맨눈으로 관측하는 것이 요령이다. 천왕성을 찾는 지표는 화성이다. 붉게 빛나는 화성의 동쪽(왼쪽)으로 약 12도 정도 떨어진 양자리에 천왕성이 있다. 참고로, 보름달 하나가 약 0.5도 크기에 해당한다. 위의 하늘지도를 머리속에 스캔해둔 다음 쌍안경으로 해당 영역을 스캔하여 찾는 것이 가장 좋다. 150배율 이상의 천체망원경으로 보면 작은 청록색 원반 형태를 확인할 수 있다. 현재 천왕성은 지구로부터 약 28억 5000만km 떨어져 있다. 이는 지구-태양 간 거리(1천문단위/AU)의 약 19배에 해당하는 먼 거리다. 천왕성이 태양을 한 차례 공전하는 데는 약 84년이 걸린다. 이 행성의 지름은 지구의 약 4배인 5만 724km로 3번째 큰 행성이며, 1986년 보이저 2의 자기 데이터에 따르면 자전주기는 17.23시간이다. 보이저 2는 또한 1978년에 발견된 9개의 고리계를 모두 탐사했고, 2개의 새로운 고리와 10개의 새로운 위성을 발견했다. 지금까지 발견된 천왕성의 위성은 모두 27개에 달한다. 수소와 헬륨의 대기로 둘러싸인 천왕성은 물, 메탄 및 암모니아의 액체 맨틀을 갖고 있으며, 얼음 바위 같은 핵을 가지고 있을 것으로 과학자들은 보고 있다. 천왕성은 태양계의 어떤 행성보다 가장 추운 섭씨 영하 224도 대기를 가지고 있다.그러나 이 모든 것을 압도하는 기괴한 천왕성의 특징은 자전축의 기울기다. 태양계 행성들의 자전축 기울기는 3도에서 29도 사이이지만, 천왕성은 무려 98도에 달한다. 그러니까 천왕성은 궤도면에 거의 누운 자세로 태양을 공전한다는 얘기다. 왜 그럴까? 유력한 가설은 원시 태양계 때 거대한 천체가 천왕성에 충돌해 거의 다운시켰다는 것이다. 이런 이유로 천왕성은 계절은 유별나다. 태양이 북극에서 떠오르면 42지구년 동안 그대로 유지된다. 그런 후 북극은 다시 42년 동안 어둠 속에 잠긴다. 천왕성을 발견한 사람은 영국의 아마추어 천문가 윌리엄 허셜이다. 그는 1781년 3월 13일 밤, 구경 6.3인치(16cm)의 자작 반사망원경으로 쌍둥이자리에서 일곱 번째 행성을 발견했다. 이 발견은 세계를 경악시켰다. 사람들은 그때까지 토성까지가 태양계의 전부인 줄 알고 있었는데, 태양계가 갑자기 2배로 확대되어버린 것이다.​ 이 발견으로 허셜은 천문학사에 불멸의 이름을 올렸으며, 일개 아마추어 천문학자에서 일약 왕실 천문학자로 신분이 수직 상승했다. 그리고 프로 천문학에 들어서서도 최초로 은하계의 구조를 파악하는 등 수많은 발견들을 이루어냈으며, 기이하게도 그가 발견한 천왕성의 주기에 딱 맞는 84세에 우주로 떠났다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

머나먼 화성에서 탐사를 진행 중인 ‘호기심 해결사’ 큐리오시티(Curiosity)가 화성 표면에서 부는 회오리 바람을 포착했다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 큐리오시티가 게일 크레이터의 경사면 사이에서 마치 춤추는듯한 회오리 바람을 포착했다고 밝혔다. 지난 9일 큐리오시티가 잡아낸 화성의 회오리 바람은 멀리서 잡혀 이동 모습이 드러날 뿐 사실 실감이 날 정도는 아니다. 다만 화성 표면에서도 지구와 같은 자연 현상이 일어난다는 점이 또다시 확인됐다는 점에서는 의미가 있다. 서구에서는 '더스트 데빌'(dust devil)로 불리는 화성의 회오리 바람은 모래 바람으로, 작은 토네이도라 볼 수 있다. 이처럼 화성에서도 지구의 사막과 유사한 방식으로 형성된 바람이 부는데 영화 ‘마션’에 나오는 장면처럼 강력하지는 않다.화성에 바람이 부는 사실은 사구(砂丘)가 이동한 모습을 통해서도 충분히 확인됐으나 이번 큐리오시티의 사례처럼 직접 바람 자체의 움직임을 잡아낸 사진은 많지 않다. 행성대기전문가인 클레어 뉴먼 박사는 "현재 게일 크레이터 부근은 거의 여름"이라면서 "표면 온도가 올라가면 대류 현상이 심해지고 이처럼 카메라로도 보이는 회오리 바람이 생긴다"고 설명했다. 　 　한편 큐리오시티는 지난 5일 부로 화성에 착륙한 지 8주년을 맞았다. 소형차 만한 크기의 탐사 로보 큐리오시티는 화성에 생명체가 있는지 호기심을 해결하기 위해 지난 2012년 8월 5일 폭이 154㎞에 이르는 게일 크레이터 부근에 내려앉았다. NASA에 따르면 8년 간 큐리오시티가 여행한 거리는 총 23㎞에 불과하지만 기간 중 드릴로 화성 표면에 구멍을 뚫어 26번째 암석 샘플을 수집했으며 토양 샘플을 채취해 고대 화성이 실제로 생명체가 살기에 적합했다는 놀라운 사실을 증명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

화성 주위를 돌면서 붉은 행성의 비밀을 밝히고 있는 인류의 '정찰병'이 발사 15주년을 맞았다. 지난 12일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 화성정찰위성(mars reconnaissance orbiter·이하 MRO)의 발사 15주년을 자축하며 그간 촬영한 화성의 '명작 사진'들을 공개했다. 화성의 궤도에서 정찰과 탐험 임무를 수행하도록 제작된 MRO는 정확히 15년 전인 지난 2005년 8월 12일 발사돼 이듬해 3월 10일 화성 궤도에 진입했다. 이후 MRO는 초속 3.4㎞로 112분마다 화성을 한 바퀴씩 돌며 3대의 카메라와 분광기, 레이더 등으로 대기와 지형, 지하, 표면의 광물 등을 탐지해 그 데이터를 지구로 전송했다. 또한 MRO는 지금도 화성 표면을 굴러다니며 탐사를 이어가고 있는 큐리오시티를 지구와 연결해주는 메신저 역할도 수행해 총 7억 달러 정도의 투자금이 아깝지 않는 업적을 남겼다. 특히 MRO의 성과가 대중적으로 각인된 것은 지구와 비슷한듯 다른 신기한 화성의 모습을 보내오면서다. MRO는 각기 역할이 다른 총 3대의 카메라가 탑재되어 있는데 이중 가장 인상적인 사진을 만들어내는 것은 고해상도 카메라(HiRISE)다. HiRISE는 가장 높은 해상도로 화성 표면의 특징을 촘촘히 잡아내는데, 특이한 모래언덕이나 악마로 불리는 회오리 바람, 또한 탐사로보 큐리오시티와 오퍼튜니티 등을 하늘 위에서 포착하기도 했다. NASA에 따르면 지난 2006년 부터 HiRISE가 포착한 이미지만 680만 장으로 총 194테라바이트가 넘는다. 그간 MRO가 남긴 화성의 '명작 사진'들을 추려봤다.　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

화성과 목성 사이 소행성대에 위치한 왜소행성 세레스(Ceres)의 지하에 바다가 숨겨져있다는 놀라운 연구결과가 발표됐다. 지난 10일(현지시간) 미 항공우주국 제트추진연구소 등 국제공동연구팀은 세레스의 오카토르 크레이터(Occator crater) 아래에 거대한 바다가 숨겨져 있다는 연구결과를 국제 학술지 네이처 천문학, 네이처 커뮤니케이션즈지 등에 발표했다.지름이 950㎞로 소행성대에 있는 천체 중 가장 큰 세레스는 크고 작은 수많은 크레이터가 존재하는 왜소행성(dwarf planet·행성과 소행성의 중간 형태의 천체로 행성과 달리 주변의 다른 천체를 끌어들이지 못한다)이다. 이중 가장 주목을 받은 지역이 북반구에 위치한 오카토르 크레이터(Occator crater)다. 폭이 무려 92㎞, 깊이 4㎞의 오카토르는 일찌감치 NASA의 돈(Dawn) 탐사선에 포착된 후 사진으로 공개돼 언론의 주목을 받아왔다. 그 이유는 유독 반짝반짝 빛나는 거대한 하얀 점을 가지고 있었기 때문이다.지난 2018년 10월 돈 탐사선은 임무가 종료될 즈음 세레스 표면 기준 35㎞ 아래까지 내려가 생생한 모습을 적외선 촬영했고 이를 바탕으로 국제공동연구팀은 분석에 들어갔다. 그 결과 이곳에 해빙에서는 흔한 물질이지만 지구 밖에서 한번도 발견된 적 없는 복합 하이드로할라이트(hydrohalite)의 존재를 확인했다. 이는 소금물에서 발생하는 미네랄로 연구팀은 이를 근거로 그 아래에 염분이 풍부한 물이 존재한다는 결론을 내렸다. 특히 연구팀은 세레스의 중력을 분석해 숨겨진 바다의 깊이가 약 40㎞, 폭인 수백㎞에 달할 것으로 추측했다.연구에 참여한 이탈리아 국립천체물리학연구소 마리아 크리스티나 드 상티스 박사는 "하이드로할라이트의 존재는 세레스에 바닷물이 있다는 확실한 증거"라면서 "이제는 세레스도 토성과 목성의 위성 중 일부처럼 '오션월드'라 부를 수 있다"고 설명했다. 이어 "세레스에서 하이드로할라이트가 발견된 것은 우주생물학적으로도 매우 중요하다"면서 "이 물질이 생명체가 존재하는데 필수적이기 때문"이라고 덧붙였다. 　 한편 탐사선 돈은 세레스와 소행성 베스타를 탐사하기 위해 지난 2007년 8월 발사됐으며 지난 2018년 통신 두절되며 11년 간의 임무를 마쳤다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미국의 민간 우주 탐사기업 스페이스X가 만든 화성 여행선 ‘스타십’의 시제품이 4일(현지시간) 텍사스 남부의 보카치카에서 약 150ｍ를 수직으로 솟아오른 뒤 지상에 수직 착륙하고 있다. 비행에 걸린 시간은 45초였다. 스페이스X는 2050년까지 인류의 화성 이주를 실현하고자 스타십을 탑승 인원 100명의 대형 우주선으로 개발할 계획이다. 첫 번째 시험비행을 마친 뒤 일론 머스크 최고경영자(CEO)는 트위터에 “이제 화성(여행)이 현실처럼 느껴진다”고 전했다. 보카치카 UPI 연합뉴스

머나먼 화성에서 탐사를 진행 중인 '호기심 해결사' 큐리오시티(Curiosity)가 화성에 착륙한 지 8주년을 맞았다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 큐리오시티가 그간 촬영한 다양한 사진들과 업적들을 공개하며 8년 간의 길고 힘들었던 성과를 자축했다. 소형차 만한 크기의 탐사 로보 큐리오시티는 화성에 생명체가 있는지 호기심을 해결하기 위해 지난 2012년 8월 5일 폭이 154㎞에 이르는 게일 크레이터 부근에 내려앉았다.큐리오시티의 하루 일과는 웬만한 직장인보다 힘들다. 화성에 해가 뜨면 큐리오시티는 잠에서 깨어나 지구의 명령을 기다린다. 이어 명령이 하달되면 큐리오시티는 최대시속 35~110ｍ로 느릿느릿 움직여 목표 장소로 이동한다. 지시받은 곳에 도착하면 카메라로 주변을 찍고 표면에 작은 구멍도 뚫고 레이저를 쏴 암석의 성분도 파악한다. 이렇게 얻어진 정보는 화성시간으로 오후 5시, 화성의 궤도를 돌고있는 화성정찰위성(mars reconnaissance orbiter·MRO)에 전송한다. 이같은 소중한 정보는 미국을 위시한 세계 각국에서 온 500명의 과학자들에 공유돼 화성의 비밀을 밝히는 단초를 제공하게 된다.큐리오시티는 2011년 11월 26일 미 플로리다주(州)의 케이프커내버럴 공군기지에서 화성과학실험실(MSL) 선체에 실려 화성으로 발사됐다. 이후 큐리오시티는 5억6300만㎞라는 엄청난 거리를 날아 이듬해 목적한 착륙지점에서 2.4㎞ 떨어진 게일 크레이터 부근에 내려앉았다. 큐리오시티는 80㎏이 좀 넘는 각종 과학장비를 탑재하고 있어 총 중량은 900㎏에 이르며 핵에너지인 플루토늄 동위원소를 동력으로 이용한다. NASA에 따르면 8년 간 큐리오시티가 여행한 거리는 총 23㎞에 불과하지만 기간 중 드릴로 화성 표면에 구멍을 뚫어 26번째 암석 샘플을 수집했으며 토양 샘플을 채취해 고대 화성이 실제로 생명체가 살기에 적합했다는 놀라운 사실을 증명했다.이처럼 오랜시간 묵묵히 임무를 성공적으로 수행해 온 큐리오시티도 이제 내년이면 '후배'를 맞게된다. 지난달 30일 NASA는 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지에서 다섯 번째 화성탐사 로버인 퍼서비어런스를 쏘아 올렸다. 아틀라스V 로켓에 실린 퍼서비어런스는 약 5억㎞를 날아가 내년 2월 18일 고대 삼각주로 추정되는 ‘예제로(Jezero) 크레이터’에 착륙할 예정이다. 특히 카메라와 마이크, 레이저, 드릴 등 각종 고성능 장비를 장착한 퍼서비어런스는 전체적인 모습이 큐리오시티와 매우 유사하다. 이는 역대급 퍼포먼스를 보인 큐리오시티를 따라 만들었기 때문이다. 지난 2일 NASA가 공개한 큐리오시티의 8주년 기념 사진과 기억에 남는 '명작'을 간추려 정리해봤다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr