특명! 火星의 물과 생명체 찾아라

화성 탐사선 ‘오디세이’ 4억6천만km 꿈의 여행 … 10월중 화성 궤도 진입

미 항공우주국(NASA)의 화성 탐사선‘화성 오디세이 2001’이 지난 4월8일 0시2분(한국시각) 미 플로리다주 케이프 커네버럴 공군기지에서 성공적으로 발사되었다. SF(공상과학) 소설계의 거장 아서 클라크의 대표작 ‘스페이스 오디세이 2001’에서 그 이름을 딴 무인 화성 탐사선이 화성을 향해 첫발을 내디딘 것이다.

오디세이의 발사는 39억 년 전에 지구로 떨어진 화성 운석에서 미생물 박테리아의 흔적을 발견하였다는 보고가 최근에 나온 이후 화성 생명체에 대한 논란이 일고 있는 중이라 더욱 주목을 받는다. 올해 2월 말 미국 과학자들은 미국 학술원 회보에 ‘ALH84001’이라는 이름의 화성 운석에서 ‘박테리아 화석’을 찾아냈다는 연구 결과를 발표했다. 이 운석의 모체는 태양계 행성이 형성되던 시기인 45억 년 전 화성에서 형성되었다. 그런데 39억 년 전 소행성이 근처에 충돌하면서 그 충격으로 화성에서 튕겨 나갔다. 이후 우주공간을 떠돌다 가 약 1만3000년 전 지구 중력에 끌려 들어와 남극에 떨어졌고, 1984년에야 발견되었다.

화성 운석 ‘ALH84001’내부에서는 미세한 크기의 구형 자철광이 진주 목걸이 모양으로 연결된 모습이 발견되었다. 놀랍게도 이것의 화학적 성분과 물리적 특성은 지구에서 발견되는 자기 주성 박테리아의 일종이 만들어 내는 자철광 결정과 같았다. 자기 주성 박테리아는 지구 자기장을 인식해 자신의 방향을 잡는 미생물로, 이들의 세포 내에는 자철광 결정이 포함되어 있다. 그런데 자기 주성 박테리아 가운데 특정 종에서는 자철광 결정이 진주 목걸이 모양을 띠고 있는 것이다.

39억 년 전에는 지구와 비슷

연구자들은 이런 사실에서 39억 년 전 화성에도 현재 지구의 미생물과 비슷한 생명체가 살았을 가능성이 높다고 주장한다. 이 주장대로라면 오래 전부터 기대해 온 화성 생명체의 존재가 손에 잡힐 듯 가까이 왔다고 말할 수 있겠다. 이런 시점에 화성을 향해 떠난 오디세이 탐사선에 기대를 거는 것 또한 어쩌면 당연한 일일 것이다.

하지만 희망을 갖기엔 아직 빠를 수 있다. 일단 발사엔 성공했지만 화성까지의 여정은 6개월이나 남아 있기 때문이다. 더욱이 화성 궤도에 진입하는 일은 가장 어려운 점일 것으로 보인다. 이미 NASA는 최근 10여 년 동안 5번의 화성 탐사 중 3번 실패한 경험이 있다.

특히 2년 전에는 화성 탐사선 2대가 화성에 진입하다가 실종되었다. 99년 9월 ‘화성 기후 궤도선’(MCO)이 사소한 실수로 화성 궤도에 안착하지 못했던 것. 엔지니어가 인치 단위와 미터 단위를 환산하는 과정에서 착오를 일으켰고, 이로 인해 MCO는 화성 궤도에 진입하는 순간 과도하게 점화되어 화성 대기에서 불타 버렸다.

같은 해 12월 MCO의 형제격인 ‘화성 극지 착륙선’(MPL) 역시 화성 표면의 착륙에 실패했다. 착륙과정에서 소프트웨어가 이상을 일으켜 하강 엔진을 너무 빨리 꺼버리는 바람에 MPL은 화성 표면에 곤두박질쳐 파괴된 것으로 추정한다.

이런 일련의 실패로 인해 NASA는 우주탐사 전략을 되돌아볼 수밖에 없었다. 대니얼 골딘 NASA 국장이 부임하면서 줄곧 강조해 왔던 전략은 다름아닌 ‘좀더 빠르게, 좀더 좋게, 좀더 싸게’였다. 다시 말하면 탐사선을 만들고 목적지에 보내는 데 필요한 기간을 줄이면서도 탐사선 품질은 좋게, 개발 비용을 적게 들여 만들자는 의도였다. 실제로 행성 탐사계획에 드는 비용은 평균 6억 달러에서 2억 달러로, 개발 기간은 8년에서 5년으로 줄었다. 물론 97년 화성 표면 착륙에 성공한‘화성 패스파인더’와 현재까지도 화성 궤도를 돌며 고해상도 사진을 보내오는 ‘화성 전역 서베이어’(MGS)라는 성공작이 있기는 하다. 하지만 MCO와 MPL의 잇따른 실패는 NASA에 큰 타격을 주었다. 국민의 세금을 왜 허튼 데다 버리느냐는 비난도 쏟아졌다.

그런데 이보다 더 큰 문제가 있다. 모든 화성 탐사 계획은 개발 비용을 절약하기 위해 한번 개발한 부품과 시스템을 다시 똑같이 복제해 사용하려 했는데, MCO와 MPL의 실패는 이런 계획을 수포로 돌아가게 했다. 예를 들어 MPL과 이어지는 화성 탐사선은 통신체계, 추진체계, 열차폐 방식 등 많은 부분을 똑같이 쓸 계획이었다. 첫 단추가 잘못 끼워졌으니 처음부터 다시 시작해야 하는 것이었다.

당연히 NASA의 화성 탐사 계획은 대폭 수정되었다. 화성 착륙선 계획은 보류되고 궤도선 계획만 진행된 것. 그래서 나온 것이 바로 ‘화성 오디세이 2001’이다. 오디세이 탐사선에는 예산을 더 배정하여 MCO나 MPL의 거의 2배인 3억 달러가 투입되었다. 아울러 탐사선 운영 소프트웨어에 문제가 생기면 계획 자체가 실패로 돌아갈 가능성이 있는 2만2000개 가량의 요소들을 이중 점검했다. NASA의 한 관계자는 “이런 점검을 하느라 죽도록 고생했다”고 털어놓기도 했다.

미래엔 ‘지구 식민지’ 가능할까

이제 오디세이 호가 4억6000만 km의 긴 여행을 무사히 마치고 목적지인 화성 궤도에 안착해 구겨진 NASA의 자존심을 다시 살려줄지 지켜보는 일만 남았다. 오디세이가 예정된 절차를 순조롭게 밟을 경우 오는 10월쯤 화성 표면에서부터 약 400km 고도의 화성 궤도에 진입하고, 내년 1월부터는 본격적인 화성 탐사 활동을 벌인다.

오디세이 호는 이미 화성을 돌고 있는 또 다른 NASA의 탐사선인 ‘화성 전역 서베이어’와 공동으로 화성을 탐사할 것이다. 서베이어 호는 97년 이래 고해상도 사진을 수십만 장이나 찍어 화성표면의 많은 비밀을 풀어냈다. 특히 물의 존재를 말해주는 지형을 발견하기도 해 큰 화제가 되었다.

서베이어 호의 카메라는 3m 크기의 물체를 식별할 정도로 해상도가 뛰어나다. 하지만 오디세이 호에 장착한 카메라는 해상도가 서베이어 호보다 못하다. 대신 오디세이 호는 화성 표면의 물리적 지형 이상을 관측할 수 있는 장점을 지녔다. 즉 서베이어 호보다 뛰어난 성능의 적외선 영상 카메라가 실려 있다. 서베이어 호에 있는 유사 장비는 3km 정도의 지형밖에 식별하지 못하는 반면, 오디세이 호의 적외선 카메라는 길이가 100m 정도인 화성지형에서도 광물 성분을 구별해 낼 수 있다. 아울러 뜨거운 지역을 찾아냄으로써 화성에서 최근까지 화산활동이 있었는지도 밝혀낼 수 있다.

오디세이 호에는 또 화성 표면 아래까지 들여다볼 수 있는 감마선 분광계가 장착되어 있다. 이를 통해 수소를 포함한 여러 원소의 관측이 가능하다. 화성 프로그램을 담당한 NASA의 짐 가빈 박사는 “수소가 화성 표면에서 물이 존재하는 지역을 찾는 단서가 될 것이라 믿는다”고 강조했다. 물은 생명체에 필수요소이기 때문에 과학자들은 이제껏 화성에서 액체상태의 물을 찾으려 애를 써왔다. 하지만 수소는 대부분 얼음 형태로 존재하기 때문에 감마선 분광계는 영구 빙결층을 찾아내 이것의 계절적인 변화를 관측할 것이다.

오디세이 호는 이런 탐사 이외에도 다음 화성 탐사를 위해 길을 닦는 역할도 한다. 먼저 2003년 발사가 계획된 화성 착륙선이 착륙하기 좋은 지점을 알아본다. 이 착륙 지점은 화성 표면을 움직이며 탐사할 소형 탐사차인 로버(rover) 쌍둥이가 돌아다니기에 적합한 장소여야 한다. 그리고 오디세이 호는 착륙선과 로버, 그리고 지구 사이에 주고받는 전파를 중계하는 역할도 해야 한다.

NASA에겐 인간을 화성에 보내겠다는 확고한 계획은 아직 없다. 하지만 더 먼 미래를 위해 오디세이 호에는 화성의 방사능 수치를 모니터할 수 있는 실험장비가 실려 있다. 화성을 ‘식민지’로 만들 경우 지구인을 향해 도사린 위험이 혹시 있는지의 여부를 확인하기 위해서 말이다.