화성보다 달 탐사에 더 집중해야 하는 5가지 이유
화성보다 달 탐사에 더 집중해야 하는 5가지 이유
  • 김은영 기자
  • 승인 2020.01.02 11:39
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[퓨처타임즈=김은영기자] 화성을 식민지화 한다는 희망은 화성을 인간이 숨 쉴 수 있고 인간이 살기에 적절한 온도로 높이는 테라포밍 과정을 거쳐 인간이 장차 거주하게 될 것이라는 것을 전제로 하고 있다. 그러나 최근의 연구에 의하면 현재의 기술 수준으로는 화성의 테라포밍이 불가능하다고 말하고 있다.

지금이 화성 식민지화를 보류해야 하는 시점이라면 가장 가까운 우주의 이웃인 달과의 관계를 재평가해볼 수 있는 좋은 시기이다. 최초의 달 착륙은 1966년 러시아 우주선 루나 9호를 통해 이루어졌다. 루나 9호의 미션은 최초로 불모의 달 경관을 세밀하게 밝히는 것이었다.

최초의 달 표면 이미지. 1966년 Source: NASA
최초의 달 표면 이미지. 1966년 Source: NASA

우주 시대가 시작된 이후 60번의 성공적인 달 탐사 미션이 이루어졌고 그 중 8번은 유인 탐사였다. 가장 유명한 1969년 7월에 발사된 아폴로 11호 달 탐사는 인간이 최초로 달을 밟은 사건이었다.

제네시스 바위는 태양계의 탄생 시기인 40억 년 전에 형성되었다. Source: NASA/Wikimedia Commons
제네시스 바위는 태양계의 탄생 시기인 40억 년 전에 형성되었다. Source: NASA/Wikimedia Commons

이러한 우주 개척자들은 지구와 우주에 대한 인류의 이해의 폭을 넓혀주었다. 1971년 아폴로 15호는 달 표면의 크레이터에서 소위 제네시스 바위(Genesis Rock)라는 가장 오래된 바위를 회수했다. 또 다른 달 표면 샘플을 통해 거대충돌가설(giant impact hypothesis)을 지지해주었다. 이 가설은 지금부터 45억 년 전에 현재질량의 90% 수준으로 성장한 상태의 지구에 대략 화성만한 크기의 행성이 충돌함에 따라 그 파편이 지구 주위의 우주공간에 뿌려지고, 그 파편들이 모여 달을 형성하게 되었다는 것이다. 그러나 그 이후 인류의 시선은 달에서 화성으로 옮겨졌다. 1990년대에 일련의 실패를 겪은 후 1997년 최초로 마스 패스파인더(Mars Pathfinder)는 화성 표면에 최초로 이동식 로버를 내려놓는데 성공했다. 이는 1970년대 말에 바이킹(Viking) 탐사선이 화성에 착륙한 이래 화성에 성공적으로 착륙한 최초의 사건이었다. 탐사선이 보내온 사진들은 대중의 상상력에 불을 붙였고 화성에 대한 새로운 탐사에 관심을 갖게 만들었다.

화성 탐사에 대한 즉각적인 전망은 어두워졌지만 대신 달 탐사에 집중해야 할 5가지 이유에 대해 말해보고자 한다.

1. 우주의 정기 기항지

중력을 극복하고 우주로 나아가려면 일정한 속도가 필요하다. 지구에서 화성으로 가기 위해서는 최소 시속 30,000마일(약 초속 13.1km)의 속도가 필요하다. 이를 위해서는 거대한 로켓, 수 톤의 연료, 복잡한 궤도 운항이 필요하다. 달은 중력장이 약하기 때문에 달 표면에서 화성으로 우주선을 발사하는 데는 고작 시속 6,500마일(초속 2.9km)이면 충분하다. 이는 지구에서 국제 우주정거장(International Space Station)에 도달하는데 필요한 속도의 약 1/3에 불과하다.

달은 또한 풍부한 광물 자원을 가지고 있다. 여기에는 필요한 금속과 로켓 연료의 원료가 될 수 있는 수소연료와 산화제로 변화시킬 수 있는 얼음이 있다. 달 표면에는 지구에서는 희귀한 금속인 황화철 광물인 트로일라이트(troilite도 존재한다. 트로일라이트는 운석에서 주로 발견되는 철황화물을 말한다. 지구표면의 암석에서 발견되는 철황화물은 Fe/S비가 1 이하인 반면, 운석에서는 그 비가 정확히 1인 트로일라이트가 주로 산출된다. 트로일라이트에서 추출된 유황을 달 토양과 결합하면 프틀랜드 시멘트보다 더 강한 건축용 소재를 생산할 수 있다. 즉 현지의 재료를 이용하여 달에 정착지를 건설할 수 있다는 의미이다.

심우주 탐사를 위한 달 기지를 건설하게 되면 탑재 중량 대 연료 비중을 크게 향상시켜 현재의 비용과 노력만으로 태양계를 탐사할 수 있게 된다.

2. 미래를 위한 연료 공급 기지

핵융합은 항성에 에너지를 공급하는 방식이며 인류의 미래 공급원이다. 미래의 핵융합 원자로에는 파티 풍선에 들어가는 것보다 더 가벼운 헬륨-3이 사용된다. 질량수 3의 헬륨 동위 원소는 지구에서는 희귀한 원소이지만 달에는 풍부하다. 이 사실은 이미 많은 정부와 기업의 관심을 끌고 있다. 이러한 상업적 관심은 달에 영구적인 인간 거주지를 세우기 위한 초기의 인센티브와 자금을 제공할 수 있다.

3. 오래된 광석 연구 기지

달은 비활성 세계이다. 달에는 지난 30억 년 동안 중요한 지질학적 변화가 발생되지 않았다. 지구의 표면은 비와 파도, 바람, 식물의 성장에 의해 풍화되고 있다. 달의 표면은 과거의 형태를 그대로 유지하고 있으며 우리가 탐험할 태양계의 역사를 보존하고 있다.

4. 우주의 관찰 기지

달의 대기 밀도는 지구에 비해 10조 분의 1에 불과하다. 대기의 부재는 천문 관측소를 위한 완벽한 조건을 제공한다. 그리고 달 후면은 지구의 전파를 완벽하게 차단할 수 있는 장소를 제공한다.

달의 낮은 대기 밀도는 우주에서 오는 단파장이 차단되는 지구와 달리 지상에 설치되는 X선 망원경 또는 감마선 망원경을 가능하게 한다. 달에 설치될 관측소는 궤도에 설치된 망원경보다 훨씬 쉽게 유지할 수 있고 업그레이드할 수 있다.

달 전망대 Source: Les Bossinas/NASA
달 전망대 Source: Les Bossinas/NASA

5. 우주로 향하는 전진기지

화성탐사의 주된 장애의 하나는 장기 우주 항행이 인간의 건강에 미치는 영향을 이해하는 것이다. 만약 예기치 않은 일이 발생되었을 때 재보급하거나 구출 작전을 펼치려면 2년이 소요된다. 달에서 먼저 인간의 허용 범위를 테스트하고 기술과 경험을 쌓게 되면 화성 또는 그 이상의 우주 탐사가 훨씬 더 실용적이 될 수 있다. 만약 달 기지에 문제기 발생되면 지구에서 3일이면 도착할 수 있다.

화성 탐사의 또 다른 주요 관심사는 화성 토양에 남아 있을 수 있는 원시 유기체에 대한 오염 문제이다. 달은 거의 확실하게 생명체가 없는 곳이므로 그러한 우려는 없다.

1960년대 말부터 달에서 시작된 최초의 과학 연구가 있었지만 그 이후 반세기가 되도록 더 이상 달에는 사람이 가고 있지 않다. 인류는 우주로 또 다른 거대한 도약을 하기 전에 지구에서 가장 가까운 곳에서 경험을 쌓을 필요가 있다.


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