‘모집공고 : 미항공우주국(NASA)에서는 화성으로 갈 우주인을 찾습니다.
단, 이번 화성우주인은 지구로 다시 돌아올 수 없으며, 화성에서 영원히 거주해야 합니다.‘
가까운 미래에 이런 황당한 화성탐사 우주인 선발 공고가 나올지도 모른다.
최근 NASA와 미국 국방부의 고등연구계획국(DARPA)이 새로운 유인 화성탐사 계획인 ‘백년 우주선(100-Year Starship)’이란 연구를 시작했기 때문이다.
이 계획이 기존과 다른 점은 ‘편도 비행’을 전제로 한다는 데 있다.
즉, 화성에 도착한 우주인들은 다시 지구로 돌아오지 않으며 인류 최초로 화성에서 정착해 생활하는 ‘화성 이주민’이 된다.
그렇다면, ‘화성 이주민’들의 생활은 어떨까? 화성 인류의 조상이 될 최초의 화성 이주민들은 도착 후 몇 년간 지구에서 보급품을 받으며 자신들이 영원히 살아갈 화성 도시를 건설하게 된다.
도시 건설에 필요한 재료는 화성의 흙과 돌 같은 화성 현지 자원을 이용하게 된다.
화성의 흙으로는 벽돌집을 만들고, 화성의 얼음으로는 산소를 생산하게 된다.
또 온도가 낮은 화성의 기후 때문에 식량은 농업용 온실을 건설해 얻게 된다.
마치 공상과학소설 같은 이런 무모한 화성탐사계획을 NASA가 진지하게 연구하게 된 이유는 무엇일까?
20세기 인류의 우주탐험 목표는 달이었고, 달 표면에 안전하게 착륙하고, 지구로 다시 돌아오겠다는 인류의 목표는 비교적 쉽게 달성됐다.
하지만 이 기술만으로는 21세기의 인류 우주탐험 목표인 화성에 착륙하고, 지구로 다시 돌아오는 일은 쉽지 않다.
화성에서 지구로 귀환하기 어려운 가장 큰 이유는 바로 거리때문이다.
화성은 달에 비해 지구와 너무 멀어 오랜시간 비행해야 도착할 수 있다.
현재의 화학로켓엔진으로 달에 도착하려면 4일이 필요하지만, 화성에 가려면 무려 180~210일이나 걸린다.
물론 현재 국제우주정거장(ISS)에서 우주인이 머물고 있는 평균 기간이 6개월이라는 점을 고려하면, 우주인이 화성까지 가는 동안 육체적으로나 정신적으로 충분히 견딜 수 있을 것이다.
하지만 화성에 도착한 뒤에 더 큰 문제가 기다리고 있다.
화성에서 지구로 돌아오는 일이 아무 때나 가능하지 않기 때문이다.
우주선이 화성을 떠나 지구에 도착하려면 지구와 화성이 일정한 궤도에 자리 잡아야 한다.
우주선이 지구를 출발해 비행하는 6개월 동안 지구의 궤도는 달라지고, 화성도 자기의 공전 주기에 따라 다른 궤도에 위치하게 된다.
따라서 화성에서 출발해 지구에 도착하려면 두 행성의 궤도를 다시 계산해야 하고, 약 495~540일 정도 걸린다.
즉, 거의 1년 6개월이 지나 지구로 향하는 ‘런치 윈도우(발사창문)’가 열려야만 우주선을 출발시킬 수 있고, 다시 6개월 정도가 흘러야 가족이 기다리는 고향의 별 지구로 돌아오게 되는 것이다.
그 동안 화성에 정착한 우주인은 화성의 폭풍과 우주방사선 같은 위험한 환경 속에서 지내야 한다.
2007년 NASA에서 연구한 유인화성탐사 설계안에 따르면, 화성에 다녀오는 데 필요한 임무 기간이 895~950일이며, 6명 우주인이 비행하고 생활하며 귀환하는 데 필요한 물품은 의 무게는 모두 800~1,200톤이나 된다.
1960년대 말 3명의 우주인이 18일간 달에 착륙하고 귀환하는 데 썼던 물품의 무게인 200톤보다 4~6배나 많은 양이다.
인류 최대의 우주구조물인 ISS가 400톤인 것을 감안하면 화성까지 운반해야 할 무게는 어마어마한 것이다.
우주선과 식량, 이동용 로켓과 연료, 우주거주구역, 착륙선과 생활공간, 전력 장비, 표면이동장비, 선외우주복, 화성자원이용시설(산소나 물 생산 장치), 과학 장비 등 최대 1,200톤에 달하는 짐을 화성으로 가져가기 위해서는 NASA가 2007년 당시 계획 중이었던 차대세 거인 로켓인 아레스5호 5대와 유인우주선 아레스1호 1대가 필요했다.
이렇게 화성탐사를 진행한다면 그야말로 인류 최대의 이삿짐 운반 작전이 될 것이다.
문제는 우주개발에서 ‘무게가 곧 돈’이라는 점이다.
현재 우주로 1kg을 운반하는데 3천만 원 정도가 필요하다.
따라서 1,200톤이나 달하는 장비를 우주공간으로 운반하려면 3조 6,000억 원이 넘게 필요하다.
여기에 장비와 로켓, 우주선의 연구와 제작에 필요한 예산까지 합친다면 전체 예산은 한 국가가 감당할 수 있는 범위를 넘어선다.
따라서 유인화성탐사 계획은 매번 필요한 예산을 마련할 수 없어 좌절되고 말았다.
이에 발사 후 귀환이란 당연한 비행일정에서 귀환을 뺀 매우 획기적인 화성으로의 편도 비행이 논의되고 있는 것이다.
물론 편도비행은 돈과 기술을 떠나 윤리적인 문제가 남게 된다.
미래