한국 우주항공 정책과 연구개발(R&D)의 컨트롤타워 역할을 할 한국판 나사(NASA·미국 항공우주국) ‘우주항공청’ 청사진이 처음 공개됐다. 미국 스페이스X와 같은 민간 우주기업을 키워 뉴 스페이스 발사 서비스 시장에 진출하고 그 첫 단계로 발사체 재사용 기술을 조기 확보하겠다고 밝혔다. 이와 함께 달을 넘어 화성과 심(深)우주로 향하는 우주탐사도 공격적으로 추진할 계획이다. 윤영빈 우주항공청장은 30일 오후 경남 사천 우주항공청 임시청사에서 개최된 ‘제1회 국가우주위원회’에서 이런 내용이 포함된 ‘우주항공 5대 강국 입국을 위한 우주항공청 정책 방향’을 발표했다. 이번 우주위원회는 우주청 출범과 함께 위원장을 대통령으로 격상한 뒤 열리는 첫 회의다. 우주위원회는 정부위원 11명과 민간 전문가 13명으로 구성됐다. 우주청은 ▲수송 ▲위성 ▲탐사 ▲항공 4대 우주항공 기술분야를 중심으로 ▲우주항공경제 본격 창출 ▲우주항공 정책 컨트롤타워 기능 강화 ▲우주항공 국제 영향력 확대라는 3대 우주항공 기반을 마련하겠다고 밝혔다. 우주 수송 기술 분야 추진전략 중 가장 눈에 띄는 부분은 재사용 발사체 개발이다. 재사용 발사체는 우주공간에 원하는 물체를 올려놓은 뒤 다시 지구로 돌아오는 형태로, 현재처럼 한 번 사용하고 폐기하는 것이 아니라 여러 번 사용이 가능한 발사체다. 재사용 발사체 분야에서 가장 앞서는 기업은 일론 머스크가 이끄는 미국의 스페이스X다. 우주청은 뉴 스페이스에 진입하기 위해서는 발사체의 발사 효율성과 가격 경쟁력 확보가 중요하고, 그 핵심에는 발사체 재사용 기술이 있다고 설명했다. 이에 우주청은 500㎏급 위성의 저궤도 투입을 목표로 한 재사용 발사체 개발에 나서겠다는 것이다. 탐사 분야에서는 국제협력을 기반으로 독자적인 심우주 탐사 역량 확보를 제시했다. 2032년 달 착륙선 발사 계획을 차질 없이 진행하고, 그 뒤 2035년까지 화성에 궤도선을 보내고 10년 뒤인 2045년 화성 착륙선을 보낼 계획이다. ‘L4’(라그랑주점 4) 탐사도 우주청에 추진하는 새로운 사업이다. L4 탐사는 존 리 우주청 우주항공임무본부장이 계속 강조해온 프로젝트다. L4는 태양과 지구의 중력이 균형을 이뤄 중력의 영향이 사라지는 지점으로 탐사선이 정지된 상태로 우주 탐사가 가능한 곳이다. 특히, 이곳에 탐사선을 보낸 나라는 없어서 이 프로젝트가 성공하면 ‘최초’ 타이틀을 얻을 수 있게 된다. 그리고, 예비 타당성 조사에서 무산된 소행성 아포피스 탐사도 재추진할 계획이다. 아포피스는 2029년 지구에 근접하는 소행성으로, 국제 협력을 통해 탐사에 나서겠다고 우주청은 밝혔다. 윤영빈 청장은 “짧은 우주개발 역사에도 불구하고 독자적 달 탐사선과 우주 발사체를 확보해 세계 7대 우주 강국에 진입한 그간 성과를 토대로 한강의 기적, 반도체 기적에 이은 세 번째 기적인 ‘우주의 기적’을 구현하겠다”고 말했다.

서울 금천구는 창의적 과학인재를 양성하고 지역 내 과학문화를 확산하기 위해 지난 29일 국립과천과학관과 업무협약을 체결했다고 30일 밝혔다. 금천구 관계자는 “‘AI 선도도시 금천’의 기틀을 마련하고 4차 산업 등 변화하는 교육 환경에 능동적으로 대처해 미래 사회에 필요한 창의융합인재를 양성하려고 한다”고 설명했다. 협약식에는 유성훈 구청장과 한형주 국립과천과학관장을 비롯해 총 8명의 관계자가 참석했다. 협약에는 두 기관이 협력해 지역 특성에 맞는 과학교육 프로그램을 개발하고 과학관 연계 현장 활동 프로그램을 운영해 과학체험 교육의 다양성을 확대하는 방안이 담겼다. 구는 7월부터 매월 1회 과학관과 연계해 초등학생 대상 화성탐사 프로그램인 ‘우주별 이야기’를 운영할 예정이다.또한 과학관은 자체 개발한 이동형 과학원리 체험 콘텐츠 ‘싸이팝(Sci-POP)’을 구에 대여하고 교육 운영에 대해 자문도 맡기로 했다. 구는 9월에 개최 예정인 금천과학축제에서 ‘싸이팝(Sci-POP)’ 20종을 선보일 예정이며 빛, 전자기, 힘과 운동, 소리 등 다양한 과학원리를 직접 체험해 볼 수 있다. 이외에도 두 기관은 지역 내 배려계층에 대한 과학관 탐방 프로그램 운영, 과학 전시·교육·문화 프로그램에 관한 기획·운영 및 홍보 등을 통해 과학 대중화 및 과학문화 확산에 협력하기로 했다. 유성훈 금천구청장은 “이번 협약을 통해 국립과천과학관의 우수한 과학 인프라를 활용해 지역 내 학생들에게 더욱 풍부하고 깊이 있는 과학교육을 제공할 수 있게 됐다”며 “과학에 관심을 갖고 과학자의 꿈을 키워가는 학생들이 많아질 수 있도록 다양한 과학 프로그램을 제공하고 지원을 아끼지 않겠다”라고 말했다.

한국판 나사(NASA·미 항공우주국)가 목표인 우주항공청이 어제 경남 사천에서 문을 열었다. 우주항공청은 과학기술정보통신부와 산업통상자원부 등이 맡아 온 우주항공 분야 정책·연구개발(R&D), 사업을 총괄하는 중앙행정기관이다. 임기제 공무원 50명과 일반직 공무원 55명 등으로 우선 출범시켜 연말까지 정원 293명을 채울 계획이다. 초대 청장은 윤영빈 서울대 항공우주공학과 교수, 우주항공임무본부장은 존 리 전 NASA 본부장이 맡았다. 우주항공청 개청으로 주요 20개국(G20) 중 유일하게 ‘우주항공산업 전담기관이 없는 나라’라는 꼬리표를 뗐다. 미국 등에서는 일론 머스크의 스페이스X 등 민간 기업들이 위성 인터넷망, 재활용 로켓, 유인 달 우주프로젝트 등을 이끌고 있다. 세계 우주항공 시장은 현재 520조원에서 2040년 1400조원으로 급성장할 전망이다. 우주항공은 미래 고부가가치 창출 산업이자 방위·안보의 핵심축이다. 새로운 분야를 개척할 때는 형식과 내용 모두에서 과감한 혁신이 절실하다. 임기제 공무원의 임금 상한 규정 폐지, 대통령 연봉과 비슷한 연봉의 우주항공임무본부장 발탁 등 파격이 필요한 까닭이다. 우주항공청이 자리한 사천의 정주 여건을 대폭 개선해 전문가 집단이 가족 단위로 이주할 수 있게 도와야 한다. 우주항공청의 창의적 아이디어와 기술력이 민간에서 사업화될 수 있도록 민관 연계도 적극 지원해야 한다. 국방부, 국토교통부 등 정부부처의 협력은 기본이다. 정부는 광복 100주년인 2045년 화성에 무인 탐사체를 보내 태극기를 꽂겠다는 청사진을 제시했다. 우주개발의 역사는 멀고 허황된 꿈을 개척해 온 과정이었다. 우주항공청이 ‘2045년 5대 우주강국’의 역사를 써 주길 기대한다.

인도가 빠르면 2024년 후반에 공상과학 로봇처럼 보이는 로봇 제품군을 화성에 발사할 준비를 하고 있다.​ 인도의 두 번째 화성 미션인 화성 궤도선 미션-2(MOM-2) 또는 망갈리안(힌디어 ‘화성탐사선)-2에는 이미 화성에 있는 미 항공우주국(NASA)의 로봇 듀오인 퍼서비어런스와 화성 헬리콥터처럼 한 세트가 포함되도록 설정되어 있다. ​ 인도우주연구기구(ISRO) 관계자는 지난주 인도 구자라트 우주응용센터에서 열린 프레젠테이션에서 탐사선을 화성 표면으로 내리는 초음속 낙하산과 스카이 크레인도 망갈리안 2호에 포함될 것이라고 밝혔다. ​ NASA는 2012년 큐리오시티 로버를 통해 화성 스카이 크레인 사용을 개척했으며, 2021년에 이를 다시 사용하여 퍼서비어런스를 화성 표면에 안착시켰다. 인저뉴어티 헬리콥터는 퍼서비어런스의 하부에 부착된 채 화성까지 운반된 후 역사적인 화성 임무를 위해 화성 표면에 배치되었다.​ 인도는 이와 비슷한 목표를 설정하고 있으며, 성공할 경우 미국과 중국에 이어 화성에 우주선을 착륙시킨 세 번째 국가가 된다. ​ 작년 말 언론 보도에 따르면, 망갈리안 2호에는 화성의 초기 역사를 비롯해 화성의 대기 유출을 분석하고, 두 개의 달인 포보스와 데이모스에 의해 생성된 행성 주변의 먼지 고리를 규명하기 위해 최소 4개의 과학 장비가 탑재될 예정이다.​ 현지 언론 보도에 따르면 망갈리안 2호는 이르면 올해 말 발사될 것이라고 한다. 하지만 미션에 동원될 다기능 장비 헬리콥터, 스카이 크레인, 초음속 낙하산 등이 아직도 개발 중인 점을 감안하면 다소 야심차게 보이는 일정이다. ISRO는 지금까지 임무에 대해 공식적인 발표를 하지 않고 있다.​ 인도의 첫 번째 화성 탐사선인 MOM(망갈리안)은 18개월 만에 완성된 자체 기술 궤도선으로 2014년 9월 화성에 도착했다. 망갈리안의 성공으로 인도는 미국, 유럽 우주국, 구소련에 이어 탐사선을 화성으로 보낸 네 번째 국가가 되었다. ​ 특기할 점은 인도는 첫 번째 시도에서 우주 재난을 그린 아카데미 상 수상 영화 ’그래비티‘ 제작비의 3/4에 지나지 않는 7,400만 달러라는 저렴한 예산으로 그 같은 성과를 이루었다는 사실이다. 참고로, NASA의 가장 최근 화성 궤도선 메이븐(MAVEN)의 예산은 약 6억 7000만 달러다.​ 이와 함께 2016년 인도중앙은행(RBI)은 최초로 행성 간 우주로의 진출을 축하하기 위해 인도 최고 액면가인 2000루피 지폐 뒷면에 망갈리안 그림을 도입했다.​ 망갈리안은 또한 프로젝트 과학자들의 삶을 픽션으로 다룬 2019년 인기 힌디어 영화 ‘미션 망갈’(Mission Mangal)을 포함해 인도 영화의 여러 작품에 영감을 주었다.​ ISRO는 망갈리안을 6~10개월 동안만 사용할 수 있도록 설계했지만, 궤도선은 이러한 기대치를 훨씬 뛰어넘어 2022년 4월 ISRO와의 접촉이 끊길 때까지 거의 8년 동안 작동하는 쾌거를 이루었다.

일본과 유럽연합(EU)이 2026년부터 달 표면 탐사 등 새로운 우주 개발 공동 사업에 나선다. 요제프 아슈바허 유럽우주국(ESA) 사무총장은 6일 보도된 니혼게이자이신문 인터뷰에서 “일본 우주항공연구개발기구(JAXA)와 새로운 공동 계획을 추진하기로 합의했다”고 밝혔다. 달·화성 탐사와 인공위성으로 지구온난화 가스 농도를 분석하는 것 등을 포함해 올해 안에 구체적인 계획을 결정할 예정이다. 소행성 관측도 공동 사업 계획으로 검토되고 있다. 아슈바허 사무총장은 2029년 지구에 3만㎞까지 접근하는 소행성을 예로 들며 이를 관측해 소행성이 지구에 미치는 영향 등을 분석할 수 있다고 했다. 투자액은 수천억원 규모가 될 것으로 알려졌다. 우주 분야에서 일본과 EU가 협력하는 것은 2000년 지구 관측 위성 ‘어스 케어’ 사업 이후 24년 만이다. 새로운 사업은 2026년 실행을 목표로 하고 있다. 일본은 지난달 미국과는 미항공우주국(NASA)의 유인 우주탐사 계획 ‘아르테미스 프로그램’에 일본인 우주비행사를 포함하는 데 합의하기도 했다. 이 신문은 “우주 분야에서 중국과 인도가 존재감을 보이는 것에 대항해 일본과 EU가 협력해 경쟁력을 높이려고 한다”고 설명했다.

미국항공우주국(NASA)이 공식 석상에서 중국의 우주프로그램을 경계해야 한다고 목소리를 높였다. 영국 가디언 등 외신의 18일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 빌 넬슨 NASA 국장은 NASA의 2025년 예산과 관련한 하원 세출위원회에 참석해 “중국은 특히 지난 10년 동안 (우주 분야에서) 놀라운 발전을 이뤘지만, 이는 매우 비밀스럽다”고 말했다. 이어 “우리는 소위 민간 우주프로그램이라고 불리는 (중국의) 많은 프로그램이 사실 군사 프로그램이라고 보고 있다. 그리고 우리는 이러한 중국과 경쟁하고 있다”면서 “달이 평화로운 용도로 사용된다는 것을 깨닫고 이해하길 바라지만, 우리는 중국이 그런 모습을 보여주는 걸 본 적이 없다”고 말했다. 넬슨 국장은 현재 중국이 추진하는 다양한 민간 우주 프로그램이 미국 등 경쟁국의 이익을 침해할 수 있는 군사프로그램일 수 있다고 주장하며, 미국이 중국보다 먼저 달 탐사에 성공해야 한다는 점도 강조했다.그는 “중국이 미국보다 먼저 달 탐사에 성공할 지도 모른다”면서 “그렇다면 중국은 ‘좋아, 여기(달)은 이제 우리 영토니 다른 나라들은 들어오지 말아라’라고 말할 수도 있다”고 우려했다. 앞서 넬슨 국장은 현재 미국과 ‘우주 경쟁’을 벌이는 중국이 미국보다 먼저 달의 자원이 풍부한 지역을 ‘소유’한 뒤 소유권을 주장할 수 있다고 경고해 왔다. 넬슨 국장은 이번 위원회에서 미국이 우주 탐사 분야에서 ‘세계적 우위’를 잃지 않을 것이라고 확신한다면서도 “현실적으로 중국은 (이 분야에) 정말 많은 돈을 투자했고 예산을 더 늘릴 여지도 많다. 그러니 경계심을 늦추지 않는 것이 좋다고 본다”고 강조했다. 갈수록 커지는 달의 중요성…‘달 표준 시간’ 곧 등장 달이 가진 잠재적인 광물 자원뿐 아니라 화성 등 다른 곳으로 향하기 위한 거점으로서 달 기지의 중요성 덕분에, 최근 미국과 중국 등 각국뿐 아니라 민간 기업들 또한 달 탐사에 박차를 가하고 있다. 미국 백악관은 이달 초 NASA 등에 2026년까지 달 및 다른 천체를 위한 통일된 표준 시간을 만들 것을 지시하기도 했다.백악관 과학기술정책국(OSTP)은 “표준 시간이 없을 경우 우주선 간 데이터 전송을 안전하게 보장하거나 지구와 달, 우주비행사 간 통신을 동기화하기가 어려울 것”이라면서 “LTC를 시행하는 방법을 정의하기 위해서는 기존 국제기구 및 아르테미스 협정 등을 통한 국제적 합의가 필요할 것”이라고 밝혔다. 미국이 달 표준 시간을 고려하고 있는 동안, 역시 달 탐사 프로젝트를 진행 중인 중국은 지난달 말 달 궤도에 통신을 중계하는 역할을 하는 위성을 발사하는 데 성공했다. 이번 위성은 중국의 달 탐사 프로젝트 4단계로 창어(嫦娥) 4호와 창어 6호 등 달 탐사선에 대해 통신을 중계하는 역할을 맡게 된다. 또 세계 최초로 달 뒷면 토양 샘플을 채취하기 위해 올해 발사할 창어 6호에 이어 2028년까지 발사할 창어 7호와 8호에 대한 지원 임무도 수행하게 된다.

태양계에는 행성 주위를 공전하는 수많은 위성이 있다. 이 가운데서 과학자들의 특별한 관심을 모으는 위성이 바로 목성의 위성인 유로파와 토성의 위성인 엔셀라두스다. 둘 다 두꺼운 얼음 지각 아래 생명체가 존재할지도 모르는 바다가 있기 때문이다. 특히 덩치가 더 큰 유로파에 많은 관심이 쏠리고 있다. 현재 유로파 생명체 탐사의 1차 목표는 유로파의 얼음 지각을 뚫고 분출하는 수증기와 얼음 입자에서 생명체의 흔적을 찾는 것이다. 올해 발사 예정인 미 항공우주국(NASA)의 유로파 탐사선인 유로파 클리퍼는 2030년에 유로파에 도달해 관련 정보를 수집할 계획이다. 하지만 유로파 클리퍼가 생명체 징후를 확인하는 것과 별개로 과학자들은 유로파의 얼음 지각을 뚫고 그 안의 바다를 탐사할 계획을 세우고 있다. 생명체의 증거를 발견하지 못한다면 결국 확인을 위해 그 안에 들어가 봐야 하고 만약에 생명체의 징후가 포착된다면 그 생명체의 정체를 확인하기 위해 들어가야 하기 때문이다. 여기서 곤란한 사실은 유로파의 얼음 지각이 매우 두껍다는 사실이다. 유로파의 표면 온도는 평균 영하 171도에 불과해 지구의 빙하와는 비교도 되지 않을 정도로 두꺼운 얼음 지각이 형성되어 있다. 그 두께는 적어도 수십km 이상으로 생각되나 정확한 두께는 아무도 모른다. 우선 두께라도 정확히 알아야 이를 뚫고 들어갈 탐사선을 개발할 수 있기 때문에 많은 과학자들이 이 질문에 대한 답을 구하기 위해 연구하고 있다. 퍼듀 대학 브랜든 존슨 교수와 연구 과학자인 시게루 와키타는 1998년 유로파를 자세히 탐사했던 갈릴레오 데이터를 다시 분석해 얼음 지각의 두께를 계산했다. 연구팀이 사용한 방법은 유로파 표면에 있는 대형 크레이터의 형태와 크기를 분석해서 시뮬레이션을 시행하는 것이다. 특히 얼음이 충격파에 의해 깨지면서 과녁처럼 여러 개의 동심원을 만든 구조에 주목했다.연구팀의 시뮬레이션에 따르면 얼음 지각의 두께는 적어도 20km 이상으로 현재 기술 수준에서 쉽게 뚫고 들어갈 수 있는 수준이 아니다. 만약 내부에 바다에 탐사선을 보내고 싶다면 최소 20km 정도의 얼음을 녹이거나 뚫고 들어갈 방법을 먼저 생각해야 한다. 다만 유로파의 얼음 지각이 모든 곳에서 같은 두께인지, 그리고 최소 20km라면 최대는 얼마인지라는 질문이 여전히 남아 있다. 하지만 오래전 갈릴레오 탐사선이 지구에 보내온 저해상도 이미지로는 이 질문에 대한 답을 찾기 어렵다. 과학자들은 2030년 유로파를 탐사할 유로파 클리퍼에 큰 기대를 걸고 있다. 유로파 클리퍼는 유로파 표면을 스치듯 지나가면서 매우 자세한 정보를 수집해 지구로 전송할 예정이다. 계획대로 된다면 과학자들은 유로파의 얼음 지각의 두께와 구조에 대해 더 정확히 알 수 있을 것이다. 그리고 유로파의 얼음을 뚫기 위한 탐사선의 최소 요구 조건도 확인할 수 있을 것으로 기대된다. 추가로 연구팀은 유로파의 얼음 지각의 나이도 확인했다. 연구팀의 분석에 따르면 유로파의 크레이터는 아무리 오래된 것이라도 5000만 년에서 1억 년 사이에 형성된 것이다. 얼음 지각의 나이 역시 그 정도라는 이야기다. 1억 년은 인간의 관점에서는 영겁의 세월이지만, 우주의 관점에서 보면 사실 매우 최근의 일이다. 화성이나 달 표면에는 수십 억 년 이전 크레이터도 잘 보존된 것과 비교하면 유로파의 얼음 지각이 그냥 꽁꽁 얼어 있는 것이 아니라 끊임없이 새롭게 바뀌고 있다는 이야기다. 연구팀의 모델에서는 얼음 지각의 대류가 서서히 일어나고 있으며 이로 인해 표면의 얼음 지각이 계속해서 변하는 것으로 나타났다. 유로파 클리퍼의 탐사가 본격적으로 시작되면 생명체의 수수께끼를 간직한 유로파의 비밀이 하나씩 드러날 것으로 기대된다. 그리고 언젠가 이 정보를 바탕으로 얼음 지각 아래의 바다를 탐사하는 일에 도전할 것이다.

태양계에서 가장 큰 화산은 어디 있을까? 정답은 바로 화성이다. 화성에 있는 거대한 순상화산인 올림포스산은 높이가 26km, 면적이 30만 제곱킬로미터로 지구의 에베레스트산이 작아 보일 정도다. 그리고 올림푸스산이 포함된 타르시스 화산군에는 세 개의 대형 화산이 더 존재한다. 아스크라이우스산, 파보니스산, 아르시아산 역시 하나 하나가 에베레스트산과 높이가 비슷하거나 더 높은 거대 화산들이다. 지구 지름의 절반 정도인 화성에 이렇게 큰 화산이 있는 이유는 지구 같은 지각 판 구조가 없어 에너지가 모두 화산으로 분출될 뿐 아니라 한곳에서 계속 분출이 이뤄지기 때문으로 풀이된다. 하지만 화성의 거대 화산은 이 네 개가 전부가 아닐지도 모른다는 주장이 제기됐다. 최근 개최된 55회 달 및 행성 과학 학회에서는 그 옆에 에베레스트산과 맞먹는 높이의 거대 화산이 숨어 있다는 연구 결과가 발표됐다. SETI 및 화성 연구소의 파스칼 리가 이끄는 연구팀은 화성 마리너리스 협곡의 끝에 있는 미로 같은 지형인 녹티스 라비린투스에 높이 9022, 지름 450km의 화산이 존재했다고 주장했다.그렇게 큰 화산이 어떻게 숨어 있을 수 있는지 의아할 수 있지만, 실은 심하게 침식되어 한눈에 알아보기 어려운 상태라는 것이 연구팀의 설명이다. 이 화산은 인근 타르시스 화산 지대에 있는 거대 화산들처럼 순상 화산으로 이들보다 더 오래전에 분출해 거대한 용암 지대를 만들었다. 연구팀이 임시로 녹티스 화산 (Noctis volcano)라고 명명한 이 고대 화산은 화성에 주기적으로 빙하가 있던 시기에 생성되어 상당 부분이 심하게 침식된 상태다. 하지만 연구팀은 이 화산의 잔해에서 매우 중요한 사실을 발견했다. 녹티스 화산의 침식된 분화구 주변에는 용암이 흐른 지형과 함께 수포(blister)가 잡힌 듯한 지형이 있는데, 이는 화산재에 묻힌 얼음이 아래로 흐른 용암에 의해 녹아 분출했다고 해석할 수 있는 지형이다. 30억 년 전 화성이 춥고 건조해지면서 표면의 물이 빙하로 변했고 이후 그 위에 화산재가 쌓였다면 단열재 역할을 해 빙하가 오래 보존될 수 있다. 이 빙하 중 일부가 무사했다면 일부는 지금도 남아 있을 가능성이 있다. 만약 이 가설이 사실이라면 미래 화성 식민지 건설에 필요한 물을 쉽게 구할 수 있을 뿐 아니라 어쩌면 고대 화성에 존재했을지도 모르는 생명체의 단서를 찾을 수 있어 후속 연구 결과가 주목된다. 물론 위성 궤도에서 알아낼 수 있는 정보에는 한계가 있기 때문에 이곳에 실제 화산이 존재했고 그 주변에 빙하가 지하에 숨어 있는지 알아내기 위해서는 결국 직접 탐사선과 로버를 보내 확인해야 한다. 미래 화성 탐사에서 흥미로운 목표가 하나 더 추가되는 것이다. 당장은 아니지만, 언젠가 인류는 여기에도 탐사선을 직접 보내 진실을 밝혀낼 것이다.

“화성에 100만명 이상이 사는 식민지를 이번 세기 안에 건설해 인류를 다행성 종족으로 만들겠다.” 미국 우주기업 스페이스X의 최고경영자(CEO) 일론 머스크는 2016년 멕시코 과달라하라에서 열린 국제우주대회에서 화성 이주 프로젝트를 발표했다. 화성 이주는 머스크가 어렸을 적부터 간직해 온 오랜 꿈이었지만, 당시 많은 사람이 허황된 목표라며 코웃음을 쳤다. 하지만 머스크는 아랑곳하지 않고 자신의 계획을 착착 진행하고 있다. 2002년 머스크가 창립한 스페이스X는 화성에 인류를 이주시킨다는 원대한 목표로 출범했다. 스페이스X는 설립 6년 만인 2008년 민간기업 최초로 액체연료 로켓인 팰컨1을 지구 궤도에 발사하는 데 성공했다. 세 차례의 시험발사에 실패한 뒤였다. 팰컨1의 성공에 고무된 스페이스X는 나사(NASA)의 자금과 기술 지원을 받아 2010년 6월 재사용할 수 있는 우주발사체인 ‘팰컨9’을 최초로 발사했다. 팰컨9은 현재 스페이스X의 주력 로켓으로 한 달에 한두 번씩 발사된다. 2020년엔 2명의 우주비행사가 탑승한 ‘크루 드래건’이 팰컨9에 실려 발사됐다. 크루 드래건은 민간기업이 발사한 최초의 유인 캡슐로 기록됐다. 2019년 스페이스X는 인류를 화성으로 보내기 위해 완전히 재사용할 수 있는 거대 로켓 ‘스타십’을 개발하기에 이르렀다. 스타십의 높이는 120m(아파트 40층 높이)로 인류가 만든 로켓 가운데 가장 크다. 달·화성 등을 탐사하기 위한 로켓으로 탑승 가능 인원은 무려 80~120명. 스타십은 지난해 4월 첫 시험비행에 나섰으나 약 4분 만에 공중 폭발했다. 이어 11월 진행된 두 번째 시험비행에선 2단 분리까지 성공했지만, 이륙 10분 뒤 관제탑과의 통신이 끊겨 폭파 처리됐다. 이후 스페이스X는 17가지 결함의 설계를 수정했다. 지난 14일(현지시간) 세 번째 시험비행에 나선 스타십은 약 48분간 지구 반 바퀴를 비행했다. 하지만 애초 계획했던 65분을 채우지 못하고 인도양 상공에서 추락해 지구 대기권으로 진입하면서 통신이 끊겼다. 대기권 재진입에는 실패했지만, 스페이스X는 시험비행이 성공적이었다고 자평했다. 인류의 오랜 꿈인 화성 이주 프로젝트가 실현될 날이 정말 머지않은 것인지 궁금해진다.

미국 민간 우주기업 스페이스X가 14일(현지시간) 달·화성 탐사를 목표로 개발한 초대형 우주선 ‘스타십’이 세 번째 지구궤도 시험비행에서 궤도에 도달해 비행하는 데는 성공했지만, 대기권에 재진입해 낙하를 완료하는 데는 실패했다. 스페이스X는 이날 오전 8시 25분(현지시간) 미국 텍사스주 남부 보카 치카 해변의 우주발사시설 ‘스타베이스’에서 스타십을 발사한 뒤 30여분간 비행이 순조롭게 이뤄지는 모습을 온라인으로 생중계하다가 막바지에 스타십과 교신이 되지 않는 모습을 보였다. 스페이스X는 스타십이 대기권에 재진입해 낙하하는 과정에서 자사의 위성 인터넷 서비스인 스타링크와 연결이 끊겼으며, 스타십 자체의 데이터 흐름도 끊겼다고 전했다. 그러면서 “두 신호가 동시에 끊긴 것은 우주선을 잃었다는 뜻”이라고 밝혔다. 하지만 스타십은 이날 시속 2만 6000㎞가 넘는 속도로 고도 200㎞ 이상의 우주 지구궤도에 도달해 30여분간 비행하는 데는 성공했다. 한편 스타십은 스페이스X 설립자이자 최고경영자(CEO)인 일론 머스크가 달과 화성에 사람과 화물을 보낸다는 목표로 수년간 개발해온 우주선이다. 길이 50m, 지름 9m로 우주선 내부에 150t까지 적재할 수 있도록 만들어졌다. 이 우주선을 싣고 발사되는 역대 최대 로켓 슈퍼헤비(길이 71ｍ)와 합체하면 발사체의 총길이는 121ｍ에 달한다.

2020년대에 들어서 우주 선진국을 중심으로 유인 우주 탐사에 관한 관심이 높아지고, 달과 화성에 인간을 보내기 위한 준비가 진행되고 있다. 과학적 호기심도 있겠지만 ‘제2의 지구’나 희귀 자원 채굴 같은 실질적 목표 때문이기도 하다. 사람이 우주 탐사나 거주를 위해서는 오랜 시간 지구와는 전혀 다른 환경에서 살아야 한다는 전제가 있다. 문제는 사람이 오랫동안 우주에 나가 있을 때 어떤 신체적·정신적 변화가 발생할 것인가다. 미국 캘리포니아 어바인대 의대 방사선종양학과 연구팀은 현재의 우주 탐험 기술로 사람이 6개월 이상 우주방사선에 노출되면 전두엽 피질의 뉴런 연결과 중추신경계의 밀도가 약해지고 뇌세포에 변형이 발생해 기억력 저하, 치매, 중증 우울증 등 각종 인지·뇌 기능 장애가 발생할 수 있다는 연구 결과를 내놓은 바 있다. 지난해 미 플로리다대 응용생리학·운동학과, 미 항공우주국(NASA) 휴스턴 존슨우주센터 등의 과학자로 구성된 연구팀은 우주 여행시간이 길어질수록 뇌실이 확장되고 뇌 체액 순환에 문제가 생겨 중추신경계에 악영향을 미칠 수도 있다는 연구 결과를 ‘사이언티픽 리포츠’에 발표했다. 과학 저널 ‘사이언스’도 인류가 안전한 우주여행을 위해서는 ▲우주방사선 ▲고독감 ▲우주 곰팡이 ▲미세중력 ▲인적 오류라는 5가지 문제를 해결해야 한다는 분석을 내놓기도 했다. 이런 가운데 네덜란드 레이던대 메디컬 센터 연구팀은 장기간 미세중력 상태에 있게 되면 두통 병력이 없는 사람도 심각한 편두통과 긴장성 두통을 앓게 된다는 연구 결과를 의학 분야 국제 학술지 ‘신경학’ 3월 14일자에 발표했다. 연구팀은 유럽우주국(ESA), NASA, 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 소속 우주비행사 24명에 대한 우주 비행 중 건강 데이터와 설문조사 결과를 분석했다. 이들은 2011년 11월부터 2018년 6월 사이에 최장 26주 동안 국제우주정거장(ISS) 임무에 파견됐다. 실험에 참여한 우주비행사들은 우주 비행 이전에는 편두통이나 원발성 두통, 긴장성 두통 진단을 받은 적이 없었다. 분석 결과 우주비행사의 92%가 비행 중 두통을 경험했다. 전체 두통 중 가장 많이 발병한 것은 스트레스, 피로, 수면 부족, 환경 변화 등으로 인해 나타나는 긴장성 두통이었으며 편두통을 앓은 사람도 많은 것으로 조사됐다. 21명의 우주비행사는 한 가지 이상의 두통을 경험한 것으로 나타났다. 특히 10일 이상 우주에서 체류하는 장거리 우주 비행에서는 누구나 두통을 경험한 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 두통은 우주 비행 첫 주에 나타나기 시작해 두통의 강도가 점점 심해진 것으로 확인됐다. 지구로 귀환한 다음 3개월까지는 두통이 지속됐다고 연구팀은 밝혔다. 대부분의 우주비행사에게 우주 두통을 비롯한 각종 뇌신경 질환이 쉽게 나타날 수 있는 만큼 이 문제를 해결하지 않고는 장기간 유인 우주 비행은 쉽지 않을 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 W.P.J. 판 오스터하우트 박사는 “우주 비행으로 인한 중력 변화는 뇌를 비롯한 신체 여러 부위의 기능에 영향을 미친다”고 말했다.

태양은 지구가 생명체가 살기에 적당한 온도를 유지하는 데 필요한 에너지를 공급할 뿐 아니라 생명체가 필요로 하는 에너지까지 직접 공급한다. 우리는 모두 태양 덕분에 따뜻한 지구에서 살 수 있고 광합성을 통해 에너지를 얻은 식물이나 이 식물을 먹은 동물을 먹으며 살아간다. 따라서 태양은 우리에게 없어서는 안 될 귀한 존재다. 하지만 종종 태양 표면에서는 강력한 폭발이 일어나 사방으로 고에너지 입자를 내뿜는다. 이 가운데 일부는 지구까지 도달해 화려한 오로라를 만든다. 인류 문명이 전기와 무선 통신을 사용할 수 있을 만큼 발달하기 전까지는 태양 폭풍이 인류에게 미칠 수 있는 영향은 아름다운 오로라 정도였다. 그러나 전기와 전파를 사용할 수 있을 만큼 과학 문명이 발달하면서 태양 폭풍은 인류에게 새로운 위협이 됐다. 강력한 태양 폭풍은 인공위성이나 무선 통신을 방해할 수 있으며 매우 강력한 경우 지상 전력망까지 파괴해 정전을 유발할 수 있다. 따라서 과학자들은 위험한 태양 폭풍을 빠르게 예측하고 대응하기 위해 지상과 우주에 관측 시스템을 마련하고 이를 연구하고 있다. 그런데 태양 활동을 연구하던 과학자들은 2021년 4월 17일 흔치 않은 기회를 포착했다. 이날 발생한 강력한 태양 표면 폭발이 주변으로 고에너지 태양 입자인 SEPs(solar energetic particles)를 내뿜었는데, 마침 미 항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA), 일본 JAXA의 탐사선들이 적당한 위치에 있다가 이를 포착해 전체적인 모습을 확인할 수 있었다. 태양 에너지 입자를 가장 강렬하게 맞은 것은 유럽 일본 합작 수성 탐사선인 벱피콜롬보 (BepiColombo)였다. NASA의 태양 탐사선인 파커 솔라 프로브는 태양에 더 가까운 위치에 있었으나 반대 방향에 있어 태양 에너지 입자는 많이 받지 않았다. 하지만 덕분에 태양 고에너지 입자가 퍼지는 각도를 측정할 수 있었다. 이보다 약간 먼 궤도에는 NASA의 쌍둥이 태양 관측 위성인 스테레오(STEREO) 두 대가 서로 다른 위치에서 태양 에너지 입자를 관측했고 지구 주변 궤도에서는 NASA와 ESA 합작인 소호(SOHO) 위성과 NASA의 윈드(wind) 위성이 태양 에너지 입자를 관측했다. 마지막으로 화성 주변을 공전하는 NASA의 메이븐(MAVEN) 탐사선이 태양 에너지 입자를 관측했다. 운 좋게 각 탐사선들이 적당한 거리와 각도에서 태양 에너지 입자가 퍼져 나가는 것을 포착한 덕분에 과학자들은 그 각도가 생각보다 넓은 210도에 달한다는 사실을 확인했다. (사진) 물론 가운데에서 가장 강력하고 주변으로 갈수록 약해지지만, 상당히 넓은 범위에 걸쳐 영향을 미치는 셈이다. 또한 과학자들은 고에너지 입자 가운데 전자와 양성자가 도달하는 시점이 서로 다르다는 점도 확인했다. 국제 과학자팀에 따르면 이는 두 입자가 서로 다른 방법으로 생성되기 때문으로 풀이된다. 전자의 경우 태양 폭발에 의해 직접 생기는 반면 양성자는 태양 주변의 코로나 물질이나 가스와 충돌하면서 나중에 생성되는 것으로 보인다. 핀란드 투르쿠 대학교의 니나 드레싱이 이끄는 국제 과학자팀은 이 연구 결과를 천문학 및 천체물리학 저널 최신호에 발표했다. 앞으로도 NASA와 ESA는 태양을 연구하기 위해 여러 대의 탐사선을 발사할 계획이다. 한 대가 아니라 여러 대의 탐사선이 서로 다른 위치에서 태양 폭발을 관측하면 폭발의 세기와 특징, 범위를 연구하는 데 큰 도움이 될 것으로 예상된다. ‘백지장도 맞들면 낫다’라는 속담처럼 관측도 하나가 아니라 여럿이 같이하면 더 많은 정보를 얻을 수 있다. 그리고 이렇게 얻은 정보가 앞으로 인류를 지키는 데 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

경기도 ‘화성 지질공원’이 국내 16번째 국가지질공원으로 인증을 받았다. 한탄강 유네스코 세계지질공원(포천·연천·철원)에 이어 경기도 내 두 번째 국가지질공원이다. 3일 경기도에 따르면 환경부 지질공원위원회는 지난달 29일 경기도 화성 지질공원을 신규 국가지질공원으로 인증하고, 백령·대청 국가지질공원을 유네스코 세계지질공원 후보지로 선정했다. 환경부는 “화성 지질공원은 학술적 가치가 있는 다양한 지질명소를 보유하고 있으며, 역사·생태·문화적 자원과 연계가 우수해 지역 관광 발전에 기여할 수 있을 것으로 판단된다”고 국가지질공원 인증 지정배경을 밝혔다. 지질공원제도는 지질뿐만 아니라 지구에 살아가는 사람과 동식물의 터전이 되는 지질, 자연, 문화, 역사 등의 요소를 보존 및 활용하여 교육과 관광에 활용하는 제도다. 화성시 송산면, 서신면, 우정읍 일대(282.5㎢)에 위치한 화성 국가지질공원은 고정리 공룡알 화석산지, 우음도, 전곡항 층상 응회암, 제부도, 백미리해안, 궁평항, 입파도, 국화도 등 8개 지질명소를 가지고 있다. ‘화성 국가지질공원’에는 한반도에서 최초로 발견된 뿔공룡이자, 국내에서 유일하게 천연기념물로 지정된 공룡 화석인 코리아케라톱스 화성엔시스 골격화석, 교과서 등에서 이상적인 지질현상의 예시로 활용되는 단층과 습곡 등 국제적으로 큰 가치를 보유한 지질유산들이 다수 분포한다. 또한 서해안 갯벌, 연안습지, 비봉습지 등 독특한 해양, 습지생태계는 혹고니, 황새, 흰수리꼬리, 매와 같은 멸종위기 야생생물들의 중요한 서식처가 되어주고 있다. 이를 통해 화성 국가지질공원은 지질학적 뿐만 아니라 생물학적으로도 매우 높은 가치를 지닌 지역이라는 평가를 받고 있다. 경기도와 화성시는 ’22년 7월 국가지질공원 후보지 선정 이후 지질공원 체험 교육 프로그램 운영, 지질공원 해설사 운영, 지역주민 간담회, 교육 영상 제작 등 국가지질공원 인증을 위한 노력을 했다. 경기도는 국가가 인증한 고가치의 지질·자연유산을 활용해 화성 국가지질공원을 지질탐사와 생태관광을 연계한 수도권 대표 관광지로 육성할 계획이다. 올해는 지질공원을 방문하는 탐방객 편의를 위하여 전곡항 층상응회암 지역에 해상 탐방로를 조성하고, 아름다운 지질명소들을 버스·지하철 등 다양한 매체를 통하여 홍보할 예정이다.

오영훈 제주특별자치도지사가 도내 민간우주기업의 경쟁력을 높이기 위해 중동 우주산업의 선두주자인 아랍에미리트(UAE)와 국제 우주협력에 나섰다. 제주특별자치도는 오는 25일까지 UAE 출장에 나선 오 지사가 두바이에 위치한 모하메드 빈 라시드 우주센터(MBRSC·이하 두바이 우주센터)를 찾았다고 23일 밝혔다. 오 지사는 지난 22일(현지시간) 우주센터를 방문해 주요 시설을 견학하고, 아메르 알사예흐(H.E. Amer Alsayegh) 두바이 우주센터 부청장을 만나 양 지역의 민간우주산업 발전을 위한 교류협력 방안을 논의했다. 오 지사는 “우주산업 분야에서 아랍에미리트와 대한민국 간 긴밀한 협력이 이뤄진 만큼 앞으로는 제주와 두바이 우주센터가 그간 다져온 토대 위에서 위성과 발사체 제작, 지상파 서비스에 이르기까지 다양한 분야에서 협력하며 양국의 우주산업 발전에 힘쓰기를 기대한다”고 전했다. 이어 “올해 5월 29~31일 열리는 제주포럼에서 두바이 우주센터 관계자들에게 도내 우주기업들이 추진하는 여러 사업에 대해 구체적으로 소개하고 싶다”며 제주포럼에 공식 초청했다. 알사예흐 부청장은 “제주도에서 우주산업에 상당한 진전을 이루고 있어 큰 관심과 기대를 갖고 있다”며 “두바이 우주센터에서 제주포럼에 참가할 수 있도록 검토하는 등 양 지역 간 우주산업 발전방안에 대한 논의가 이뤄지길 바란다”고 화답했다. 특히 이날 면담에는 도내 대표 우주기업인 페리지에어로스페이스 신동윤 대표와 아랍에미리트 최초 우주인 하자 알 만수리(Hazza Al Mansouri)가 함께했다. 신 대표는 올해 발사체 발사 등 페리지에어로스페이스의 주요 추진사업과 일정을 소개하고, 하자 알 만수리 우주비행사는 우주를 비행하며 얻은 다양한 경험과 향후 우주산업의 정책방향에 대한 의견을 전했다. 도는 UAE와의 우주 분야 교류협력을 강화해 한화시스템, 페리지에어로스페이스, 컨텍 등 도내 민간우주기업들이 UAE를 중심으로 한 중동시장으로 진출할 수 있도록 발판을 마련할 계획이다. 앞서 도는 지난해 12월 4일 한화시스템이 자체 개발·제작한 ‘소형 영상 레이더(SAR)’ 위성이 제주 중문해수욕장 남쪽 해상에서 발사돼 국내 최초로 우주발사체 해상 발사를 성공시키는 성과를 거둔 바 있다. 한편 UAE는 2021년 2월 화성탐사선 ‘아말’의 화성 궤도 안착을 성공시키며, 미국과 러시아, 유럽, 인도에 이어 화성 궤도에 진입한 세계 다섯 번째 국가로 이름을 올린 신흥 우주강국이다. UAE는 우주산업을 미래 핵심산업으로 설정하고 우주기술 개발과 인재양성에 주력하기 위해 2006년 두바이 우주센터, 2014년 우주청을 설립해 막대한 예산을 우주산업 육성에 투자하고 있으며, 우수한 우주기술을 보유한 해외 기업 등과 협업을 활성화하고 대학에는 우주 과학기술 관련 전공을 대거 신설했다.

미 항공우주국(NASA)는 태양계 먼 외곽까지 탐사선을 보내 이제껏 미지의 세계였던 태양계의 주요 행성과 위성, 소행성의 비밀을 밝혀냈습니다. 하지만 이런 과학적 성과를 지구에서 받아보기 위해서는 지구와 우주선 간에 데이터를 주고받을 수 있는 무선 네트워크가 필요합니다. 따라서 NASA는 지구 밖 우주에서 임무를 수행 중인 탐사선과 데이터를 주고받기 위해 1958년부터 심우주 통신망(DSN, Deep Space, Network)을 운영해 왔습니다. 미국 캘리포니아, 스페인 마드리드, 호주 캔버라에 있는 거대한 안테나가 우주 곳곳에 있는 탐사선과 365일 24시간 통신을 주고받는 역할을 담당합니다. NASA의 심우주 통신망은 인류 역사상 최초로 화성과 소행성대를 넘어 목성과 다른 외행성을 탐사한 보이저 1,2호의 데이터를 수신해 행성과 위성의 생생한 모습을 우리에게 전해줬습니다. 몇 년 전 명왕성의 모습을 인류에게 최초로 보여준 뉴허라이즌스호 역시 심우주 통신망으로 데이터를 전송했습니다. 하지만 먼 우주에서 날아오는 신호가 너무나 미약하기 때문에 34m와 70m 지름의 거대한 안테나로도 전송 속도는 느릴 수밖에 없습니다. 최적의 상태에서는 데이터 전송 속도가 10Mbit/s에 달하지만, 명왕성 부근에서 뉴허라이즌스호가 보내는 신호의 데이터 전송 속도는 1Kbit/s 정도에 지나지 않습니다.우주선에 탑재되는 원자력 전지의 출력이 낮기 때문에 우주선이 안테나에 할당할 수 있는 전력은 20W 이내에 불과합니다. 더 큰 문제는 우주선에서 보내는 무선 신호가 지구에 도착할 때쯤 되면 전파 신호의 범위가 지구 지름의 1000배 정도로 커진다는 것입니다. 결국 심우주 통신망의 대형 안테나들은 손목시계 전력의 200억 분의 1에 해당하는 세기를 지닌 전파를 수신해야 합니다. 이렇게 약한 신호로 한 번에 손실 없이 완벽하게 데이터를 전송하기 어렵기 때문에 뉴허라이즌스호 같은 장거리 탐사선은 같은 데이터를 여러 번 반복해서 보냅니다. 따라서 속도는 더 느려집니다. NASA는 이 문제를 극복하기 위해 레이저 기반 우주 통신 시스템을 개발하고 있습니다. 작년 말 성공적으로 테스트를 마친 심우주 광학 통신(Deep Space Optical Communications·DSOC) 시스템이 대표적 사례입니다. 탐사선 프시케에 탑재된 심우주 광학 통신 시스템은 1600만km 거리에서 레이저로 지구에 데이터를 전송했습니다. 사실 레이저는 직진성이 강하기 때문에 장애물을 통과하기 힘들고 심우주 통신에 사용하는 S 밴드 (2.29 - 2.30 GHz), X 밴드 (8.40 - 8.50 GHz), Ku 밴드 (31.8 - 32.3 GHz) 무선 전파보다 통신할 수 있는 거리가 짧습니다. 대신 3개의 무선 주파수를 합친 것보다 더 높은 200Mbit/s의 대역폭을 지니고 있어 고속 통신이 가능한 장점이 있습니다. 그러나 이 장점을 제대로 활용하기 위해서는 현재 심우주 통신망처럼 레이저 신호를 수신할 수 있는 안테나가 필요합니다. 이를 위해 NASA는 심우주 통신 안테나가 설치된 캘리포니아 골드스톤에 전파/레이저 하이브리드 통신 시스템을 설치했습니다. 34m 지름의 안테나로 무선 전파 신호를 받고 7개의 육각형 망원경과 센서로 구성된 1m 지름의 레이저 수신기로 레이저 신호를 수신하는 것입니다. 앞서 이야기한 것처럼 레이저는 무선 전파보다 수신 범위가 짧고 장애물에 취약한 단점이 있어 완전히 무선 전파를 대체하기보다는 상호 보완해 사용할 계획입니다. 하지만 아무리 직진성이 좋은 레이저라도 수천만km 이상의 거리를 날아오면 신호가 퍼지기 마련입니다. 따라서 이 하이브리드 안테나는 광자 하나도 놓치지 않기 위해 초전도 냉각 나노와이어 단광자 검출기(cryogenically-cooled semiconducting nanowire single photon detector)를 사용하고 있습니다.이 전파/레이저 하이브리드 안테나는 기술적 타당성을 검증하기 위한 테스트용 프로토타입입니다. 만족할 만한 성능이 나온다면 궁극적으로 지름 8m의 대형 망원경을 이용한 레이저 수신기를 탑재해 심우주 광통신 시대를 열 계획입니다. 1차 목표는 현재 유인 탐사의 주요 목표인 화성까지 레이저 광통신 범위를 넓히는 것입니다. 화성은 공전 주기에 따라 지구에서 3억 7400만km까지 멀어집니다. 여기까지 레이저 광통신을 연장할 수 있다면 화성 유인 탐사에 큰 보탬이 될 것입니다. 물론 레이저나 전파나 빛의 속도를 넘을 순 없기 때문에 시간은 걸리지만, 한 번에 대용량의 데이터를 보낼 수 있어 화성 우주인의 사진이나 영상을 기다리지 않고 받을 수 있습니다. 만약 이 계획이 성공한다면 인류 최초로 행성간 우주 광통신 시대를 열 수 있습니다. NASA의 도전이 성공할 수 있을지 주목됩니다.

태양계가 형성되고 지구의 나이도 겨우 5억 살 정도밖에 되지 않았을 때, 이웃 형제 행성인 화성은 말 그대로 불타는 행성이었다는 연구 결과가 나왔다. 중국 홍콩대 지구과학과, 우주연구실, 중국 지구과학대, 미국 스토니브룩대 지구과학과, 노던 애리조나대 천문·행성과학과 공동 연구팀은 화성이 생성된 지 얼마 안 됐던 약 40억~35억 년 전 곳곳에서 활화산이 폭발하고 지각 활동이 활발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘네이처 천문학’ 2월 13일 자에 실렸다. 현재 화성은 지구와 달리 화산이나 지각 활동이 거의 없다. 화성 표면의 거의 절반이 35억 년 이상으로 추정된다. 과학자들은 이런 사실에 미뤄 35억~40억 년 동안 지각 재활용이나 지질학적 활동이 거의 없었다고 보고 있다. 지각 재활용은 암석권의 표면 물질이 섭입, 침식, 박리 등을 통해 맨틀로 재활용되는 지각 과정이다. 대륙 이동도 지각 재활용 때문에 나타날 수 있는 현상이다. 35억~40억 년 이후 화성의 지질학적 활동에 대해서는 파악하고 있지만, 화성 탄생 후 첫 10억 년까지 지질학적 활동은 명확히 밝혀진 바가 없다. 연구팀은 화성 궤도선과 탐사선에서 확보한 데이터를 활용해 화성 남반구의 에리다니아 지역 형태와 광물에 대해 분석했다. 분지 형태의 에리다니아 지역은 물이 채워져 있었을 것으로 추정되는 지역이면서 화성의 고대 자기장의 흔적과 다양한 화산 활동의 흔적이 남아 있는 곳이다. 분석 결과, 연구팀은 약 35억 년 전에 활발한 지질 활동의 흔적이 있었던 것으로 추정되는 화산 돔, 용암류와 화산쇄설물이 교대로 층을 이뤄 퇴적한 성층화산, 암설 순상 화산(pyroclastic shield), 칼데라 복합체 네 가지 유형의 화산 63개를 새로 확인했다. 이 밖에도 에리다니아 지역에서만 이런 유형의 화산 수백 개가 더 있을 것으로 추정되고 있다.연구팀은 이 같은 관측 결과는 화성에서도 지구 판구조론에서도 등장하는 수직 지각으로 지각 재활용이 있었음을 보여주는 것이라고 설명했다. 연구를 이끈 조셉 미캘스키 홍콩대 교수(행성 지질학)는 “이번에 발견된 다양한 화산 구조는 고대 화성에서는 이전에 생각했던 것보다 화산 활동을 비롯한 다양한 지질학적 운동이 있었음을 의미한다”라고 말했다. 미캘스키 교수는 “지구 생명체 탄생 관련해 제시된 시나리오 중 열수 기원설이 있는데, 화성이야말로 열수 기원 생명체 탄생과 가장 가까운 행성”이라고 주장했다.

지상에서 원격으로 국제우주정거장(ISS) 내 의료 로봇을 조종해 수술하는 실험이 사상 처음으로 이뤄졌다. AFP통신은 14일(현지시간) 미국의 소형 의료용 로봇 개발업체인 버추얼 인시전(VIC)이 지난 9일 네브래스카대학과 공동 개발한 의료용 로봇 ‘스페이스 미라’를 이용해 국제우주정거장에서 원격 수술 실험을 성공적으로 마무리했다고 보도했다. ‘스페이스 미라’는 1대의 카메라와 2개의 로봇팔을 가지고 있으며 제작 과정에서 미국 항공우주국(NASA)으로부터 일부 재정 지원을 받았다. 이 의료용 로봇은 지난 1월 전자레인지 크기의 상자에 실려 스페이스엑스 팰컨9 로켓을 통해 운반된 뒤 우주정거장에 설치됐다. 로봇을 개발한 업체 측은 약 2시간에 걸쳐 우주정거장에 있는 ‘스페이스 미라’를 이용해 고무로 된 모의 조직을 대상으로 조직 절단 등과 같은 기본적인 수술 기법을 6명의 외과의사가 실험했다고 설명했다. 우주정거장에서 실험한 것은 외과 수술 시 무중력의 영향을 알아보기 위해서였다. 업체는 지상에서도 똑같은 장비로 같은 실험을 진행했는데 가장 어려웠던 것은 지상 통제센터와 402㎞ 떨어진 우주정거장 사이에 존재하는 0.85초의 시차였다고 덧붙였다. 이어 “어떤 문제도 없이 성공적으로 실험이 끝났다. 수술의 미래가 바뀔 것”이라고 강조했다. AFP통신은 화성 탐사와 같은 장기간 우주탐사에 필요한 응급 의료 상황과 고립된 지역에 대한 원격 수술에 이 기술이 사용될 수 있다고 평가했다.

휴스턴에 본사를 둔 항공우주 기업 인튜이티브 머신스가 제작한 달 착륙선이 15일(현지시간) 새벽 미 플로리다주에서 발사되어 반세기 만에 처음 미국 항공우주선의 달 착륙이자 민간 소유 우주선에 의한 최초의 달 착륙 임무를 수행했다. 로이터통신에 따르면 ‘오디세우스’로 불리는 노바 (Nova-C IM-1) 착륙선은 케이프 커내버럴의 미 항공 우주국(NASA) 케네디 우주 센터에서 일론 머스크의 스페이스X(SpaceX)가 발사한 팰컨9 로켓을 타고 동부 표준시(GMT) 오전 1시(한국시간 오전 6시) 이륙했다. NASA와 스페이스X의 생중계 영상에는 2단 25층 로켓이 발사대에서 굉음을 내며 플로리다 대서양 연안의 어두운 하늘로 날아오르면서 뒤따라 노란색 화염을 내뿜는 장면이 포착됐다. 전날 오전 예정됐던 우주선의 발사는 착륙선의 추진 시스템에 사용되는 액체 메탄의 온도 불안정이 감지되어 24시간 동안 연기됐다. 스페이스X는 이 문제가 나중에 해결됐다고 밝혔다. 이번 비행에는 NASA가 올해 말 우주비행사를 달로 귀환시킬 계획에 앞서 달 환경에 대한 정보를 수집하기 위해 제작된 6개의 NASA 탑재물이 실려 있다. 이날 발사는 또 다른 미국 민간 우주탐사 기업인 아스트로보틱 테크놀로지의 달 착륙선이 지난달 8일 달 궤도에 진입한 직후 추진 시스템이 누출되는 사고를 겪은 지 한 달 만에 이뤄진 것으로, 보잉과 록히드마틴의 합작사인 유나이티드 런치 얼라이언스(United Launch Alliance)의 벌컨 로켓이 첫 비행에 나선 것이다. 당시 애스트로보틱의 페레그린 착륙선이 실패한 것은 이스라엘과 일본 기업의 실패에 이어 민간 기업이 달 표면에 ‘연착륙’하는 데 실패한 세 번째 사례였다. 이러한 사고는 NASA가 우주 비행 목표를 실현하기 위해 과거에 비해 상업 부문에 더 많이 의존하는 것에 대한 우려를 불렀다. 6개의 다리가 달린 육각형 원통형인 인튜이티브 머신스의 Nova-C 탐사선은 오는 22일 약 일주일간의 비행 끝에 달 남극 근처의 말라퍼트 A 분화구에 착륙할 계획이다. 만약 Nova-C가 이 비행을 성공적으로 마치면 1972년 아폴로의 마지막 달 탐사 이후 미국 우주선이 달 표면으로 통제된 하강을 한 최초의 사례이자 민간 기업이 달 표면으로 하강한 최초의 사례로 기록될 예정이다. 또 중국이 자체 유인 우주선을 달에 착륙시키기 전 미국이 우주 비행사를 지구의 자연 위성에 귀환시키기 위해 경쟁하고 있는 NASA의 아르테미스 달 프로그램에 따라 달 표면으로의 첫 번째 여정이 된다. 이번 착륙선의 임무 수행은 인간의 화성 탐사의 선구자로 구상된 아르테미스 임무의 비용을 절감하기 위해 민간 기업이 제작하고 소유한 우주선의 사용 비용을 지불하는 NASA의 전략을 시험해보는 것이다. 1960~70년대 초까지의 아폴로 시대에는 NASA가 민간 부문에서 로켓과 기타 기술을 구매했지만 직접 소유하고 운영했다. 지난달 NASA는 최초의 유인 아르테미스 달 착륙 목표 날짜를 2025년에서 2026년 말로 연기한다고 발표한 반면, 중국은 2030년을 목표로 하고 있다고 밝혔다. 달의 지형과 자원, 잠재적 위험을 면밀히 조사할 수 있는 장비를 탑재한 노바-C와 같은 소형 착륙선이 먼저 달에 도착할 것으로 예상된다. 오디세우스는 달 표면과의 우주 기상 상호작용, 전파 천문학, 정밀 착륙 기술 및 내비게이션에 초점을 맞추고 있다. 인튜이티브 머신의 IM-2 미션은 2024년에 달 남극에 착륙할 예정이며, 그해 말에는 여러 소형 로버와 함께 IM-3 미션이 예정되어 있다. 일본은 지난달 우주항공연구개발기구 JAXA가 달에 착륙선을 착륙시킨 다섯 번째 국가가 되었고, 지난달에는 SLIM 탐사선을 이례적으로 정밀하게 ‘정확히’ 착륙시키는 데 성공했다. 지난해 인도는 같은 달 러시아가 달 착륙에 실패한 후 네 번째로 달에 착륙한 국가가 되었다. 달 착륙에 성공한 국가는 미국, 구소련, 중국뿐이다. 중국은 2019년에 세계 최초로 달의 반대편에 착륙하는 데 성공했다.

만약 달이 태양을 가리는 현상인 일식(日蝕)을 지구가 아닌 화성에서 본다면 어떤 모습으로 보일까? 최근 미 항공우주국(NASA)은 화성탐사로보 퍼서비어런스가 촬영한 흥미로운 화성의 일식 이미지를 공개했다. 지난 8일, 화성도착 1056솔(SOL·화성의 하루 단위. 1솔은 24시간 37분 23초로 지구보다 조금 더 길다)에 퍼서비어런스가 왼쪽 ‘마스트캠-Z’ 카메라로 촬영한 이 이미지는 화성의 달인 포보스가 태양 면을 지나는 모습이 선명하게 잡혀있다. 울퉁불퉁한 모양의 포보스가 태양의 일부를 가리는 신비한 모습이지만 지구의 개기일식처럼 경외감을 자아내지는 않는다.세간에 널리 알려져있지는 않지만 화성은 감자모양을 닮은 포보스(Phobos)와 데이모스(Deimos)를 가지고 있다. 각각의 지름은 22㎞, 12㎞인 초미니 달로, 우리의 밤하늘을 휘영청 밝혀주는 지구의 아름다운 달(지름 3474㎞)과는 비교조차 되지 않는다.다만 포보스가 이렇게 작은 달이지만 태양을 일부나마 가릴 수 있는 것은 화성 표면에서 불과 6000㎞ 떨어진 곳을 돌기 때문으로 이는 태양계의 행성 중 위성과 거리가 가장 가깝다. 이같은 특징 때문에 결국 포보스는 화성의 중력을 견디지 못하고 점점 가까워져 짧으면 수백만 년 내에 갈가리 찢겨 사라질 운명이다. 그리스 신화의 쌍둥이 형제에서 이름을 따온 포보스는 ‘공포’를 뜻하는데 자신의 운명과 가장 어울리는 명칭을 가진 셈이다. 한편 지난 2022년 4월 2일에도 퍼서비어런스는 포보스의 일식 현상을 동영상으로 포착해 전송한 바 있다. 당시 포보스의 일식은 약 40초 동안 이어졌는데, 이 모습이 매우 선명하게 담겨 화제를 모았다.

인류는 해와 달, 별이 있는 우주를 오랫동안 동경했다. 과학기술이 발달하면서 우주 선진국을 중심으로 지구를 벗어나 달, 화성, 소행성과 심(深)우주는 동경의 대상이 아닌 도전과 개척의 대상이 됐다. 지구에서 얻을 수 없는 희귀원소나 먼 미래의 사람이 살 수 있는 거주지를 확보하기 위한 것이다. 실용적 이유 이외에 과학자들이 우주 탐구를 멈추지 않는 것은 ‘광활한 우주에 과연 우리밖에 없을까’라는 근본적 질문에 답하기 위한 것이다. 외계에서 물의 흔적을 찾는 이유도 생명체가 존재하기 위한 최소한의 조건이라고 생각하기 때문이다. 프랑스 릴대학, 소르본대, 파리 PSL 연구대, 파리 천문대, 낭트대, UTINAM 연구소, 영국 런던 퀸 메리대, 중국 지난대 공동 연구팀은 태양계의 여섯 번째 행성인 토성의 위성 중 가장 안쪽에 있는 ‘미마스’에 바다가 존재할 수 있다는 연구 결과를 과학 저널 ‘네이처’ 2월 8일자에 발표했다.이번 연구 결과는 미국 항공우주국(NASA)이 1997년 8월 발사해 2017년 임무를 끝낸 토성 탐사선 카시니호에서 보낸 관측 자료를 분석한 것이다. 태양계 행성들의 위성 표면 아래 바다가 있을 수 있다는 증거는 점점 늘어나고 있지만 실제로 물을 관측하는 것은 어려웠다. 특히 미마스 표면은 수많은 충돌구와 갈라진 틈이 많아 물이 존재하기는 쉽지 않다는 의견이 지배적이었다. 행성이나 위성의 자전운동과 공전 궤도는 내부 물질의 영향을 받는다. 연구팀은 미마스 내부가 암석이 아닌 바다와 같은 물로 차 있을 때 관측자료를 더 잘 설명한다는 결론을 얻었다. 연구팀 계산 결과 바다는 미마스 지하 20~30㎞에 있을 것으로 분석됐다. 시뮬레이션에 따르면 지하 바다는 2500만~200만 년 전에 형성돼 여전히 진화하고 있는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 발레리 레이니 파리 천문대 박사는 “이번 연구 결과는 태양계 전체의 중간 크기 얼음 위성에는 물이 존재할 가능성이 크며 생명의 흔적을 발견할 수도 있음을 암시한다”고 말했다. 이에 앞서 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA), 코넬대, 애리조나대, 캘리포니아공과대 제트추진연구소(JPL), 퍼듀대, 노르웨이 오슬로대, 독일 드레스덴 공과대, 스웨덴 룬드대 공동 연구팀은 NASA의 화성 탐사 로버 퍼서비어런스가 화성 예제로 분화구 바닥에서 호수 퇴적층을 확인했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 1월 26일자에 실렸다.퍼서비어런스는 예제로 분화구로 주변으로 나 있는 물줄기의 흔적이 남은 삼각주(델타) 지역으로 이동해 관측했다. 이 관측에는 퍼서비어런스에 장착된 ‘림팩스’(RIMFAX)가 쓰였다. 림팩스는 10㎝ 간격으로 레이더파를 발사해 지표면 아래 약 20m 깊이까지 침투해 반사되는 파장을 분석해 물의 존재와 흔적을 탐사할 수 있는 장치다. 이번 발견으로 예제로 분화구가 물로 가득 찬 호수였으며 바닥에 퇴적층이 쌓였다는 사실을 보여주는 것으로 생명체의 흔적을 찾을 가능성을 높였다. 한편 중국과학원(CAS) 연구팀은 중국의 무인 달 탐사선 ‘창어 5호’가 가져온 달 표본을 분석한 결과 달이 기존에 알려진 것보다 더 많이 소행성, 혜성과 충돌했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 물리학 및 재료과학 분야 국제 학술지 ‘극한에서 물질과 방사선’ 2월 7일자에 게재됐다. 연구팀 관계자는 “충돌 분화구 주변 표토에서 스티쇼바이트, 자이페르타이트, 알파 크리스토발라이트같이 초고압, 초고온에서 형성되는 물질들이 다량 발견됐다”며 “이는 우주 물체와 매우 자주 충돌했다는 것을 보여 주는 증거로 달 형성의 비밀을 풀 수 있을 것”이라고 설명했다.