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박종진의 과학 이야기- 탐사 로버

제2차 세계 대전이 끝나고 미소 냉전이 시작하면서 우주로의 진출은 구소련이 선두를 잡았다. 구소련은 1970년에 루나 17호를 발사하면서 달착륙선에 루노호트 1호라는 탐사 로버를 실어 보냈다. 루노호트 1호는 인류 역사상 최초로 지구 바깥 천체를 달린 자동차였는데 약 1년 동안 사진과 탐사 기록을 지구로 송신하고 수명을 마쳤다.   구소련과의 경쟁에서 밀린 미국은 1969년 인류 최초로 달 표면에 첫발을 디디며 주도권을 빼앗았고, 1971년에 발사한 아폴로 15호에 실린 유인 월면차는 달 표면을 달렸다. 1973년 구소련은 루나 21호를 발사했는데 함께 실려 간 무인 탐사 로버 루노호트 2호는 반년이 채 안 되는 동안 달 표면 약 40km를 이동하는 기록을 세웠다.     화성 탐사도 그 시작은 역시 구소련이 미국을 2년여 앞서서 1962년 마스 1호가 화성 궤도에 먼저 안착했지만, 그 후 번번이 착륙에는 실패했다. 그러자 이번에도 미국의 바이킹 1호가 1976년 최초로 화성 표면에 착륙했고 이어서 달포 후 바이킹 2호도 무사히 착륙했다. 미국은 2004년에 최초의 무인 탐사 로버 스피리트를 보냈고 한 달도 안 돼서 쌍둥이 로버 오퍼튜니티도 착륙시켰다.     우주 탐험은 비용과 시간이 많이 들어가기 때문에 동시에 두 계획을 함께 진행한다. 첫 번째 시도가 실패할 경우를 대비하는 것인데 지금 우주 공간을 날고 있는 쌍둥이 보이저호도 그런 경우다. 스피리트 로버는 고장 나고 바퀴가 모래에 빠지는 등 우여곡절을 겪으면서도 총 6년 동안 생존하며 지구에 탐사 자료를 보냈고, 오퍼튜니티도 12년 동안 버티다 결국 심한 모래 폭풍에 파묻히며 임무를 마쳤다.   2012년 또 하나의 탐사 로버 큐리오시티가 화성 표면에 안착했다. 큐리오시티의 임무는 화성에 생명체가 살 수 있는지를 연구하는 것이었는데 2018년 화성에서 단백질의 기본이 되는 간단한 탄소 화합물인 메탄을 발견했다. 일반적으로 탐사 로버에 장착된 컴퓨터는 초고성능일 것으로 생각할 수 있지만, 사실은 정 반대다. 지금 우리가 책상 위에 놓고 사용하는 컴퓨터에도 못 미치는 성능이라고 한다. 컴퓨터가 복잡해지면 무게가 많이 나가고 고장 나기 쉬워서 탐사 로버가 지구로 보낸 자료를 연구실에 있는 고성능 컴퓨터가 처리하면 되므로 정작 탐사선의 컴퓨터는 그다지 고성능이 아니라고 한다. 큐리오시티는 바퀴에 이상이 있지만, 현재도 활발히 활동 중이다.   마침내 2021년 2월 화성 탐사 로버 퍼서비어런스가 화성에 도착했다. 특이한 것은 로버 아래에 인제뉴어티라는 이름의 드론이 실려 있었다. 인제뉴어티는 로버가 접근하기 어려운 계곡이나 절벽 등을 관찰할 목적으로 만들어진 무인 헬리콥터인데 기대수명 30일, 예상 비행 횟수 5번이란 예측이 무색하게도 지난 3년 동안 무려 72번의 비행을 성공적으로 했다. 퍼서비어런스는 과거에 물이 있어서 혹시 생명이 존재했을지 모르는 예제로 분화구 근처에서 채취한 샘플을 2033년경에 지구에 보낼 예정이다. NASA와 유럽 우주국에서는 2027년 지구 귀환 궤도선을 발사해서 퍼서비어런스가 채취한 샘플을 지구로 가져올 계획이다. 퍼서비어런스는 지난 3년 반 동안 수많은 사진과 동영상, 소리 샘플을 지구로 전송했고 화성의 대기를 이용하여 산소를 만드는 데 성공하여 앞으로 인류가 직접 화성을 탐험할 기초를 만드는 데 크게 이바지하고 있다. (작가)     박종진박종진 이야기 화성 탐사 정작 탐사선 탐사 자료

2025-03-28

박종진의 과학 이야기 - 아르테미스 계획

그리스 신화에 나오는 아폴로의 쌍둥이 누이인 아르테미스는 달의 여신이다. 미국의 첫 번째 달 탐사 계획이 아폴로였고 그래서 이번에 새로 추진하는 달 탐사 계획의 이름이 아르테미스다. 사실 달에 가장 먼저 착륙한 나라는 구소련이었다. 당시는 제2차 세계 대전이 끝나고 미소 냉전 시대가 한창이던 때였는데 갑자기 구소련이 먼저 달 탐사 성과를 냈다. 이에 자극을 받은 미국은 어떻게든 달에 유인 우주선을 착륙시켜서 구소련을 앞지를 계획으로 1969년 아폴로 11호를 발사해서 두 명의 우주인이 인류 최초로 지구 밖 천체에 발을 디뎠다. 그 후 돈은 엄청나게 들어가고 가시적인 투자 효과가 없어 보이는 달 탐사는 시들해졌다.   그러나 최근 들어 달의 군사적, 상업적 가치가 다시 평가되면서 이제는 미국과 러시아(구소련) 뿐만 아니라 세계 여러 나라에서 경쟁적으로 달 탐사를 하고 있다. 벌써 중국은 달 뒷면 착륙에 성공했고, 인도도 달의 남극 지방에 착륙했으며, 이웃 나라 일본도 비록 뒤집힌 채로지만 목표 지점에 거의 정확하게 착륙하는 데 성공했다.   달에 많은 헬륨-3는 미래의 에너지원인 핵융합 발전의 원료다. 게다가 첨단 전자기기에 들어가는 지구에서는 구하기 힘든 희토류 광물도 상당량 매장되어 있다. 그 뿐만 아니라 궁극적 목표인 화성 탐사의 발판이 되기 때문에 지금 세계 각국은 대한민국을 포함해서 경쟁적으로 달 탐사에 열을 올리고 있다.   2017년에 시작한 아르테미스 계획에는 루나 게이트웨이라는 우주정거장 건설이 포함되어 있다. 달의 궤도를 공전하는 우주정거장을 만들어 향후 더 먼 우주로 나가는 기반을 구축한다는 것이다. 그 후 달 표면에 기지를 건설하여 화성을 비롯하여 태양계 외행성과 그 위성 탐사의 발판을 만드는 것이다. 원래는 2025년에 여성 우주인을 포함한 달 착륙을 시도할 예정이었으나 계획이 연기되었다.   워낙 원대하고 비용이 많이 들어가는 계획인 만큼 아폴로 때처럼 미국 혼자서 하지 않고 유럽, 캐나다, 일본, 대한민국 등 달 탐사를 계획 중인 나라들과 연대하는 것이 아르테미스 계획이다. 단 경쟁국인 중국은 빠졌고, 러시아도 우크라이나 전쟁 때문에 제외되었다. 미국은 앞으로 달이 국제 분쟁의 소지가 있을 것을 대비해서 투명하고 평화적인 달 탐사를 위한 아르테미스 협정을 정해서 지금까지 대한민국을 비롯한 총 36개국이 서명했다. 미국의 아폴로 계획은 정부가 독점적으로 추진했지만, 이번 아르테미스 계획에는 민간 기업도 참여하게 된다.   미국은 달의 남극에 인류가 임시로 머물며 탐사할 수 있는 전초 기지를 건설할 예정인데 기지의 이름은 Neal Armstrong Lunar Outpost가 될 것이라고 한다. 달의 남극은 기온의 일교차가 적고 마실 물이나 숨 쉴 수 있는 공기를 만들 수 있는 얼음이 풍부한 곳이다. 이전 아폴로 계획은 달이었지만 아르테미스 계획은 태양계의 행성과 그 위성은 물론이거니와 다른 항성까지 넘보는 야심 찬 계획의 첫걸음이다. 달 궤도에 우주정거장을 만들고 달 표면에 기지를 짓고 나서 인류는 화성, 그리고 더 멀리 향할 예정이다. 미래 어느 날, 우리 별 태양을 떠난 일단의 인류 후손은 은하수 속의 다른 별을 향해 빛에 버금가는 속도로 여행할 날이 올 것이다. (작가)     박종진아르테미스 박종진 아르테미스 계획 탐사 계획 화성 탐사

2025-03-07

[박종진의 과학 이야기] 화성의 지구화

Terraforming이란 우리말로는 지구화라고 하는데 행성 개조를 뜻한다. 지구가 아닌 다른 행성이나 위성에 지구와 같은 온도와 대기를 만들어 인간이 이주해서 살 수 있도록 하는 것이다. 꼭 공상과학 소설 같은 황당한 얘기라고 생각할지 모르지만, 현재 과학기술로 재원만 넉넉하면 거의 가능한 수준이라고 한다.     천체물리학자 미치오 카쿠 박사는 화성으로의 이주는 우리의 선택이 아니라 미래라고 단정했다. 그뿐만 아니라 많은 과학자가 가까운 미래에 인구 폭발, 환경적 재앙, 그리고 자원 부족 등으로 지구 밖 다른 곳에 터전을 잡아야 할지 모른다고 경고했다.   지금부터 500년쯤 전 신대륙이 발견되자 유럽 사람들은 여러 이유로 신대륙으로 이주했다. 범선을 타고 꼬박 두 달 항해를 해야 하는데 쉽지 않은 여행이었다. 어렵게 항해를 끝낸다고 해도 낯선 환경과 질병, 원주민들의 저항에 부딪혀 많은 사람이 죽었다. 그리고 오늘날 우리는 또다시 이주를 계획하고 있다. 이번에는 지구를 떠나 화성이란 새로운 식민지다.   화성은 현재 우리 인류가 지구를 떠나 살 수 있는 0순위다. 그러므로 지구화란 화성의 행성 개조를 뜻한다. 화성은 24시간이 조금 넘는 자전주기를 갖고 있으며, 지축도 23.5도 기울어진 지구에 비해 25도 기울어 있어서 거의 같은 계절을 갖는다.     그런데 문제가 있다. 달까지는 3일이면 가지만 화성은 현재 첨단 로켓을 타고 가도 편도 당 7달이나 걸린다. 아직은 함부로 찝쩍거릴 거리가 아니라는 말이다.     1960년 구소련의 화성탐사선 스푸트니크호를 시작으로 인류의 화성 탐사 역사는 시작됐다. 1976년 미국이 바이킹호를 화성에 착륙시켰고, 21세기 직전부터 탐사 로버를 보냈고 최근에는 탐사차 퍼서비어런스에 드론 헬리콥터를 딸려 보내 성공적인 운용을 했다. 후발주자인 중국도 탐사차 주룽을 성공적으로 착륙시켰다.   지구화의 첫 단계는 화성 표면의 온도를 높이는 일이다. 온실효과를 이용해서 온도를 빙점 이상으로 올리게 되면 드라이아이스와 얼음이 녹아 액체 상태의 물이 존재하게 된다. 물은 생명 현상에 절대적으로 필요한 요소이기 때문이다.     그 다음이 대기를 바꾸는 일이다. 녹조류 같은 식물을 이용하여 광합성으로 대기에 산소를 늘린다. 그런데 문제는 화성에는 자기장이 없어서 태양으로부터 나오는 방사능에 그대로 노출된다. 현재 태양과 화성 사이에 자기발생장치를 설치하는 방법이 연구 중이다.     또 다른 문제는 지구의 40%밖에 되지 않은 약한 중력이다. 중력이 약하면 인간의 신체 구조가 변하게 된다. 큰 무게를 지탱할 필요가 없는 근육과 뼈가 약해지게 되고 세대를 거치면서 인간의 모습이 변할 것이다. 결론적으로 화성으로의 이주는 아직 공상과학 수준이다.   영국의 요크와 햄프셔 지방에서 살던 사람들이 미국으로 와서 만든 도시가 뉴욕, 뉴햄프셔다. 우리 시카고에 사는 사람들이 앞으로 화성으로 이주하여 만들 도시에 ‘뉴시카고’라는 이름을 생각해 본다. 쥘 베른의 소설 ‘지구에서 달까지’에서 거대한 대포를 이용해서 달에 간다는 황당한 얘기가 나온 지 백 년도 채 안 돼서 우리는 로켓을 타고 가서 달에 첫발을 디뎠다. (작가)     박종진박종진의 과학 이야기 지구화 화성 화성탐사선 스푸트니크호 화성 탐사 화성 표면

2022-11-04

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