미국항공우주국(NASA)이 지난해 7월 쏘아올린 화성 탐사 로버 퍼서비어런스(Perseverance)가 지난 2월 18일(현지시각) 예제로 크레이터(Jezero Crater)에 착륙하는데 성공했습니다. 큐리오시티(Curiosity), 인사이트(Insight), 스피릿(Spirit), 오퍼튜니티(Opportunity)의 뒤를 이은 5번째 로버입니다.
퍼서비어런스 미션은 큐리오시티 로버를 착륙시킨 2012년 화성과학실험실(Mars Science Laboratory, MSL) 미션 때와 유사한 하드웨어를 사용했지만, 탐사선 착륙 정확도가 향상되는 등 일부 업그레이드가 있었습니다. 참고로 큐리오시티 로버의 항해는 퍼서비어런스 로버가 어떤 환경에 직면할지, 생존을 위해 어떤 기술이 필요할지에 대한 풍부한 정보를 제공했다고 하는데요
퍼서비어런스는 미국이 화성에 보낸 탐사 기기 중 가장 정교한 기기로 평가되고 있습니다. 탐사 로봇의 무게는 약 1,025kg으며 카메라25대와 마크 2대를 장착하고 있다고 합니다. 덕분에 화성의 바람 소리가 생생하게 지구로 전달됐는데요. 한 번 들어보실까요?
약 10초 동안 들리는 음은 화성표면에서 마이크에 포착된 화성의 바람 소리입니다. 초속 5m의 풍속으로 측정됩니다. 첫번째 소리는 탐사선의 기계음이 포함돼 있고 이후 두 번째 소리에서는 기계음을 줄여 바람소리가 더 선명하게 들립니다. 또한 첫번째 착륙 지점에서 네비게이션 카메라(Navigation Cameras)가 촬영한 파노라마는 지구로 전송된 6개의 개별 이미지를 이은 겁니다. 잠시 감상해보시죠.
‘공포의 7분’
화성은 지구보다 약 100배 얇은 대기를 가지고 있기 때문에 화성에 착륙할 때 우주선이 공기역학적으로 속도를 늦추기 위해 이용할 수 대기가 거의 없습니다. 오히려 화성에 진입할 때 살아남기 위해서는 공기역학, 낙하산, 역추진(엔진추력을 이용해 착륙을 위해 감속하는 것)과 대형 에어백 등 여러 조합이 필요합니다. 또한 화성의 날씨 모델은 실시간으로 업데이트되지 않기 때문에 탐사선이 진입하는 동안 어떤 환경에 직면하게 될지 정확히 알 수 없습니다. 특히 먼지 폭풍과 같은 예측 불가능한 날씨는 이전 임무에서 착륙 정확도를 떨어뜨린 이유 중에 하나였는데요.
이에 NASA의 엔지니어들은 화성 진입 임무에서 진입, 하강, 착륙 단계를 ‘공포의 7분’이라고 부릅니다. 단 7분만에 진입에 미션이 실패할 수 있는 경우의 수가 너무 많기 때문이죠. 진입, 하강, 착륙 시스템을 포함한 퍼서비어런스의 로버 디자인은 대부분 2012년 화성에 착륙한 큐리오시티 로버로부터 물려받았다고 합니다.
물론 업그레이드된 부분도 있는데요. 앞에서 언급했듯이 탐사선 착륙 정확도가 향상되는 등 일부 업그레이드됐습니다. 퍼서비어런스는 큐리오시티 로버보다 최대 5배 빠르게 화성에서 자신의 경로를 스스로 알아낼 수 있다고 합니다. 착륙과정에서 퍼서비어런스가 우주선과 분리돼 화성 환경에 노출되면, 카메라와 센서가 정보를 수집하기 시작한다고 합니다. ‘지형비교항법(Terrain-relative navigation)’ 시스템은 안정적인 착륙면으로 방향을 전환해 안전한 착륙을 도와준다고 하는데요. 이 시스템은 과거 화성 진입에서 사용된 방식보다 훨씬 우수하다고 합니다.
또한 퍼서비어런스 로버에는 작은 헬리콥터 드론이 부착돼 있는데요. 인제뉴어티(Ingenuity)입니다. 이 드론은 화성에서 비행할 수 있는지 시연하기 위해 개발됐다고 하는데요. 만약 화성 드론이 장시간 비행할 수 있다면 로버가 접근하기 어려운 지역을 탐사하거나 통과하기 힘든 지역에서 경로를 찾는데 도움이 될 것으로 기대됩니다. 만약 인제뉴어티가 시험비행에서 영하 90도까지 떨어지는 화성의 첫날 밤 살아남는다면 이 드론은 지구가 아닌 다른 행성에서 비행을 한 최초의 항공기가 될 것 입니다.
퍼서비어런스가 밝힐 고대 생명체의 징후
과거 화성에 보내진 로버들은 “물을 따라가라”는 미션을 받았고, 먼 옛날 화성에 액체 상태의 물이 존재했다는 걸 발견했습니다. 퍼서비어런스의 사촌 격인 큐리오시티 탐사선은 화성이 거주가능한 행성인가 여부를 파악하기 위한 탐사를 이어나갔습니다. 미생물이 사용할 수 있는 영양분이나 에너지원을 찾았고, 실제로 화성이 과거 생명체에 우호적인 환경이었을 수 있다는 걸 입증했습니다. 퍼서비어런스는 ‘화성에 생명체가 존재했는가?’에 대한 답을 찾기 위해 과거 존재했던 생명체의 흔적을 찾아나서게 될 예정입니다.
퍼서비어런스가 예제로 크레이터(Jezero Crater)에 착륙한 이유는 이 크레이터가 먼 옛날 생명체에 우호적이었던 장소라는 징후를 보여줬기 때문인데요. <Icarus>에 게재된 연구에 따르면 제제로(Jezero) 호수 안쪽 주변부에 35억년 전에 퇴적된 것으로 보이는 뚜렷한 탄산염(carbonates) 광물의 존재를 확인했습니다. 일반적으로 지구에서 탄산염은 조개, 산호, 그리고 일부 스트로마톨라이트(stromatolites) 등이 화석의 형태로 수십억 년 동안 보존될 수 있을 만큼 단단한 구조를 형성하는 데 도움을 줍니다.
또한 ‘Geophysical Research Letters’에 게재된 연구에 따르면 예제로(Jezero) 호수에는 탄산염만 풍부한 건 아닌 것 같습니다. 이 연구에 따르면 삼각주 주변부에 있는 수화 실리카(hydrated silica)가 풍부하게 퇴적돼 있는 것으로 추측되는데요. 이 광물은 탄산염과 마찬가지로 고대 생명체의 징후를 보존하는데 뛰어나다고 합니다. 만약 이 장소가 삼각주의 바닥임을 증명한다면 그곳에 묻혀 있는 미생물 화석을 찾는 데 최적의 장소가 될 거라고 과학자들은 이야기합니다.
퍼서비어런스 로버의 목표는 이 분화구의 과거 환경이 어땠는지 자세히 조사하고 먼 옛날 살았을지도 모르는 생명체의 흔적을 찾는 겁니다. 따라서 이 미션에서 중요한 것은 가장 주목할 만한 토양과 암석 샘플을 식별하고 채집해 보관하는 건데요. 퍼서비어런스 로버가 토양과 암석 샘플을 채취해 티타늄 튜브에 담아 화성의 약속된 장소에 이를 보관하면 추후 발사된 또 다른 로버가 수거해 지구로 보낼 예정입니다. 이외에도 화성 대기에서 산소를 뽑아내 로켓추진연료와 호흡용으로 사용할 수 있는지 확인하는 실험도 수행될 예정입니다.
##참고자료##
- NASA’s Mars Perseverance Rover Provides Front-Row Seat to Landing, First Audio Recording of Red Planet
- NASA’s Mars Helicopter Reports In
- ‘7 minutes of terror’: a look at the technology Perseverance will need to survive landing on Mars, The Conversation
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