화성 기지 건설 화성에 지속성과 주거 가능성을 겸비한 기지 건설을 위해 필요한 것은 무엇일까?

미항공우주국 나사(NASA)는 두 건의 화성생명탐사임무를 2019년에 계획하고 있다. 엄청난 도전임에는 틀림 없지만, 그만큼 지속성과 주거 가능성이라는 측면에서 화성 기지 건설의 가능성은 점점 더 커지고 있다.1965년 이 행성의 근접 사진이 촬영된 이후 로 한 가지 의문이 미항공우주국의 화성탐 사프로그램을 이끄는 동력이 되어 왔다. 과
연이붉은행성에생명이존재할까?

이후50년간의화성탐사에서과거화성에물 이 있었다는 증거가 지속적으로 제시되고 있어 생명체가 존재 했었거나 혹은 현재도 존재하고 있다는추정이점점설득력을얻고있는데,이들 증거 중에는 2006년 이래로 화성의 궤도를 돌고 있는 화성탐사위성(MRO)이 수집한 내용들이 포함되어 있다.
우주비행사이자 워싱턴 DC 소재 미항공우주국 과학임무위원회의 부총재를 역임했던 존 그룬 스펠드는 화성탐사위성이 발견한 내용을 2015 년에 발표할 당시 다음과 같이 말했다. “우리의 화성탐사에서 우주생명체탐색은 ‘물의 흔적을 찾는 것’과 다름이 아니었습니다. 이제 우리는 오랫동안의문을품었던바를확증할수있는과 학적 증거를 가지고 있습니다.” 다음 단계의 조사를 위하여 나사는 인간이 화성 에지속적으로거주할수있도록하는계획을세 우고 있다.

“우리는 달로부터 수천 마일 떨어진 곳에서 임 무를 수행할 우주발사시스템과 오리온 우주선 을 2019 년에 발사할 계획입니다.”라고 워싱턴 DC 소재 미항공우주국 공보부의 홍보담당 짐 윌슨은말했다.“이계획은달부근에심우주인 프라를 구축하는 것인데 심우주 관문이라고 불 리는 일종의 ‘우주공항’을 만드는 것으로부터 시 작합니다. 이곳을 통하여 우주비행사들이 오리 온 우주선에 도킹할 수 있고 잠재적으로는 국제 적 상업 탐사 활동까지 지원할 수 있을 것입니 다.목표는심우주운송네트워크를구성하여태 양계의 더 깊은 곳으로, 종국에는 화성까지 여행 을 가능하게 하는 것입니다.”
윌슨에따르면나사는지구귀환과화성재방문 을 반복하게 될 대원들이 사용할, 부존자원이 있 으며 과학적으로 의미 있는 거점지역을 화성에 확보하고자 한다. 이는 우주비행사와 탐사선이 탐사를 수행할 반경 약 60마일 정도의 지역이 될것으로예상되며이비전을달성하기위한다 단계 계획의 일환으로서 러시아와 함께 최초의 달 우주정거장을 건설할 계획이다.

“우리의 화성탐사에서 우주생명체탐색은 ‘물의 흔적을 찾는 것’과 다름이 아니었습니다. 이제 우리는 오랫동안 의문을 품었던 바를 확증할 수 있는 과학적 증거를 가지고 있습니다.”

존 그룬스펠드(John Grunsfeld) 우주비행사이며 미항공우주국 과학임무위원회 부총재 역임

파사데나 소재 나사 제트추진연구소의 시스템 엔지니어인 시드니 도는 2030년대 후반까지 화
성 표면에 인간을 착륙시키는 것이 나사의 목표 라말했다.도는다음과같이말했다.“화성궤도 에서얼마간의경험을쌓은후,우리는무인기 술을이용하여화성착륙및화성에서의발사기 술을실험할것입니다.그실험과정을화성궤 도 위에서 관찰하게 될 것입니다. 기술이 성공적 이라 판단되면 연구 기지를 화성표면에 건설하 고 6~8명 정도의 인원을 상주시켜서 화성의 지 질학적역사를연구하고과학탐사를진행할것 인데, 목표는 그곳에 생명이 있었는지 또는 지금 도 있는지에 대한 답을 찾는 것입니다.”

도전 과제

인류가이붉은행성에발을딛기위해서는우선 몇 가지 심각한 장애물을 극복해야만 한다.
마시언 트러스트는 화성기지건설 기금마련을 위 한국제적자선펀드인데,이곳의총재인찰스포 크는 다음과 같이 말했다. “화성과 관련된 물류 적 문제는 ‘로켓 방정식의 폭정’이라는 것에 기인 합니다. 즉, 1킬로그램을 지구에서 화성으로 옮기 기 위해 필요한 총질량과 에너지를 운반하기 위 해수천킬로그램의추진연료를함께운반해야 합니다. 화성에 접근하기 위해서는 이 폭정을 받 아들여 단방향 미션에 만족하고 현지에서 자급 자족 문제를 해결하든지, 폭정을 조정하여 화성 궤도상에서 연료를 재공급 받거나 현지에서 추 진 연료를 생산하는 방법을 찾아야 합니다.” 윌슨은 또한 인간의 신체에 대한 도전을 강조했다.
“6~9개월 간의 여행 동안 어떻게 대원의 건강 과안전을지킬수있을까요?우주방사능으로부 터 그들을 어떻게 보호해야 할까요? 우리는 국 제우주정거장의 경험으로부터 많은 것을 배웠 습니다. 우주비행사 스콧 켈리가 우주정거장에 서 1년을 살았는데 그동안 미소중력이 근육, 뼈, 시력에미치는영향등우주비행사의건강에대 한 다방면의 실험을 진행했습니다. 우주비행사 가 직접 식물을 재배하고 음식으로 삼기도 했는 데화성여행과같이긴여행에서반드시필요한 일이기도 합니다.”
유인임무는무인임무에비해훨씬더무거운 중량을 화성에 착륙 시켜야 함을 의미하기도 한 다. 윌슨이 지적하기를, “어떤 연구에 의하면 그 차이가 20배에 이른다고 합니다. 화성의 대기는 극도로 희박하기 때문에 공기저항이 적어 착륙 속도를 줄이는 데 도움이 되지 않습니다. 관건은 안전한착지를위한감속기술을개발하는것입 니다.”

기술에 의지하다

나사에는 이러한 장애를 하나하나 극복하기 위 해 많은 과학자들이 연구하고 있는데, 도도 그 중 한 사람이다.
“오랜 기간 동안 화성에서 유인 프로그램을 지 속하기위해서가장중요한기술중의하나가 ‘현지자원이용’ 기술입니다. 현지에 토착해서 살 기 위해 필수적이죠. 우리가 생각하듯이 정말로 화성에물이있고그것을채취할수있다면우리 는 물을 산소와 수소로 분리할 수 있습니다. 산 소는 대원들이 숨쉬는 데 사용하고 수소는 로켓 연료의 한 형태이지요.”

하지만 연구자들의 궁극적 바램은 수소를 화성 대기에서 추출한 이산화탄소와 결합하여 메탄 연료로만들어내는것이다.도는“이를통해우 주 자원 네트워크가 가능하게 되거든요.”라고 말 한다.
나사는 ‘화성에서의 산소 및 현지 자원 이용 실 험’이라는 뜻을 가진 목시(MOXIE)를 2020년에 붉은 행성으로 보낼 계획인데, 여기 실려있는 마 스 2020 로버가 화성에서 산소와 연료를 생산할 수 있을지 그 가능성을 실험할 예정이다.
도는 “유인탐사임무에서 필요한 수준의 1% 정도 의 산소를 대기에서 추출하는 시도입니다. 필수 적으로 이산화탄소를 산소로 분해해 내야 하며 남게 되는 탄소와 일산화탄소는 버리게 됩니다. 우주선을 현지에 보내고 현지의 물질로부터 연 료를 얻어낼 수 있으니 아주 매력적인 기술이지 요. 집으로 돌아오는 차편에 대한 걱정없이 지구 를 떠날 수 있지요.”라고 설명한다.
3D 인쇄 기술 또한 도움이 된다.
“우주에서는 운송비용이 막대하기 때문에 화성 에서 연구팀을 유지하는 것이 아주 비쌉니다. 3D 인쇄기술은 이 비용을 줄이는 한 가지 방편입니다. 지구에서 온 원자재나 궁극적으로 화성 에서캐낸원자재등을사용하여3D인쇄가가 능하다면 중요한 비용절감 요소가 됩니다.”

다시 지구로

화성식민지건설에관한도전을극복하고자애 쓰는이들중에는화성도시디자인을통해혁신 가, 몽상가, 이상주의자, 과학심취자들에게 분출 구를 제공하고 그들의 아이디어를 선보이게 돕 는 이들도 있다.
대중기반디자인운동은 매년 경쟁 대회를 지원하는데 건축가나 예술가를 고무하여 그 창립자 인 베라 뮬야니가 일컫는 바 “화성에서의 지속 가능한 삶을 위한 새로운 청사진”을 창작하도록 돕는다. 경쟁 부문은 도시 디자인, 건축, 건강, 인 프라 등을 포함하는데 모두 아이디어를 현실화 하는 것을 목표로 한다.
물야니는 “화성 도시 디자인의 목표는 지구를 위한 더 나은 지속가능기술을 창조하는 혁신과 관련하여 상자 밖에서 생각하는 데 있습니다.”라 며, “화성은 우리 지식의 한계를 뛰어넘게 하는 동기로서 작용하고 있습니다.”라고 말한다. ◆

화성 가상화

과학자의 관점에서 보면, 화성 연구는 인류가 지구를 더 잘 이해하도록 돕는 다. 인간의 관점에서 보면, 화성은 지구의 인구증가에 대응하고 자원 부족을 완화하는데도움이될수있다.
이러한 비전을 실현시키는 데에는 우주 산업계의 OEM 업체, 우주 관련 부 처, 표준 및 규제 부처, 학계, 연구 조직, 일반 대중의 전향적인 협업을 필요 로 한다.
화성과 관련된 계획들을 연합, 촉진, 가속하는 환경을 제공하기 위해 다쏘시 스템은 3DEXPERIENCE 플랫폼을 통해 디자인, 멀티피직스 시뮬레이션, 협 업기능을통합제공한다. 3DEXPERIENCE플랫폼은물야니의화성도시디 자인 대회에 현실적이고 과학적인 가상환경을 제공해 테스트와 학습의 기회 를 제공하고 있다. 이를위해물질,중력,대기,구조등의과학데이터를컴파일하여정밀한가 상행성(지구, 달, 화성 등)을 생성한다. 이 모델은 국제커뮤니티, 탐사위성, 로 버 등을 통해 누적되는 데이터에 의해 지속적으로 업데이트 되고 있다.

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저술 션 더들리(Sean Dudley)