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▲ NASA의 인사이트 화성 착륙선이 화성 지표에서 작업하는 상상도.(출처: NASA / JPL-Caltech)
오늘부터 딱 한 달 뒤에 붉은 행성 화성은 새 주민을 맞게 된다. 미항공우주국(NASA)의 화성 지질 탐사 착륙선 인사이트가 11월 26 일 오후 화성 적도 바로 위 북쪽에 착륙함으로써 7개월에 걸친 우주 트레킹이 끝난다.
인사이트는 소형 큐브샛 마르코 2개와 함께 지난 5월 5일 미국 캘리포니아의 밴던버그 공군기지에서 발사된 아틀라스 V 로켓에 실려 발사되었다.
화성 착륙에 도전할 인사이트 앞에는 엄청난 난관이 하나 놓여 있는데, 이른바 '7분의 테러'라고 일컬어지는 착륙 단계이다. 이 시간 동안은 통신이 두절되므로 지상 관제실에는 손에 땀을 쥐며 기다릴 수밖에 없다.
태양 전지판이 장착된 우주선은 시속 2만 2700km의 맹속도로 화성 대기권에 돌입할 것이며, 하강속도를 늦추기 위해 대형 낙하산을 전개한다. 표면에 가까워지면 덮개와 낙하산이 본체에서 떨어져나가고 착륙선은 약 6분 동안 12개의 하강 엔진을 역분사하여 화성 지표에 연착륙한다.
인사이트가 내리는 곳은 2012년 8월 NASA의 화성탐사 로버 큐리오시티가 착륙한 게일 분화구에서 600km 떨어진 고원지대로 엘리시움 평원이라고 불리는 적도 평원이다. 안전한 착륙을 위해 선택된 지역이다.
NASA 관계자는 엘리시움에 대해 "충돌 위험이 낮고 바위가 적으며 우주선에 전력을 공급할 햇빛이 많다"고 설명하면서 "동력을 많이 사용하지 않는 인사이트가 화성의 적도에 터치 다운한다는 것은 그만큼 햇빛 에너지를 데이터를 수집하는 데 사용할 수 있다는 뜻"이라고 덧붙였다.
인사이트(InSight: Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport)는 화성 지표를 조사하는 탐사선이 아니므로 착륙지가 특색 없는 평이한 지역인 것은 문제가 되지 않는다.
착륙선은 지하 열 탐침과 일련의 초정밀 지진계를 탑재하고 있다. 화성의 내부 구조와 구성에 관한 데이터를 수집할 이 장비들은 화성의 핵은 얼마나 많은 열을 내며, 지표면은 얼마만큼 열을 갖고 있는지 측정하는 것이 목적이다. 탐침에는 온도를 측정하기 위해 10cm씩 온도 측정 장비가 있다.
또한 인사이트는 통신장비를 사용하여 전파과학 실험을 할 계획이다. 이 작업은 화성 자전축의 작은 흔들림을 측정하여 화성 핵의 크기와 조성에 대한 자세한 내용을 밝히는 실험이다.
NASA 관계자는 앞으로 2년 남짓 동안 총 8억 5천만 달러가 투입된 인사이트 미션에서 수집한 다양한 데이터를 통해 이 암석 행성이 어떻게 형성되고 진화한 것인지 보다 잘 이해할 수 있기를 기대하고 있다. 이는 곧 우리 태양계와 지구의 형성과도 밀접한 관계가 있기 때문이다.
화성 착륙선 인사이트에서 분리되어 화성으로 향하고 있는 마르코-A(MarCO-A)와 마르코-B가 큐브샛 쌍둥이는 크기가 가로-세로 각 10cm, 높이 30cm, 무게 13.5㎏에 불과한 이 초소형 위성이지만, 항법 장치와 안테나·카메라·태양전지판·배터리 등 필수 위성 기능을 모두 갖추고 있다.
이제껏 화성에 탐사선을 보낼 때마다 터치 다운 과정에 따르는 고통스런 통과의례를 피할 수 없었지만, 이번 인사이트의 경우에는 큐브샛 쌍둥이가 탐사선 착륙과정을 중계해줌으로써 NASA 과학자들의 고통을 크게 덜어줄 것으로 기대되고 있다.
마르코-A와 B는 화성 착륙선이 화성 지표로 하강하는 과정의 과학정보를 화성 궤도선인 화성정찰위성(MRO)으로 보내고, 정찰위성은 이를 다시 지구로 중계하게 된다. 현재 화성 궤도는 MRO가 화성 탐사 로봇 큐리오시티와 지구 관제 센터 사이의 통신을 연결하고 있다. 큐브샛 쌍둥이를 보낸 것은 탐사선이 위성이 있는 곳의 반대편으로 가서 통신이 불가능한 상황을 피하고, 고장에 대비하기 위한 것이다.
고가의 상용 위성은 제작·발사에 5000억원가량이 들어가지만, 큐브샛은 제작비가 평균 1억원 안팎이다. 발사 비용까지 합쳐도 2억원 정도로, 기존 위성의 2500분의 1 수준에 불과하다. 쌍둥이 중 하나는 최근 화성 사진을 지구로 전송해주었다.
이 꼬마 위성들 덕분에 우리는 11월 26일에 있을 손에 땀을 쥐는 인사이트의 화성 터치 다운 과정을 안방에서 볼 수 있게 되었다. 물론 현재 화성 궤도를 돌고 있는 화성정찰궤도선(Mars Reconnaissance Orbiter)도 중계방송에 참여한다. 지구 행성인들은 이 세기의 '우주 중계방송'을 놓치지 않기 바란다.
이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com
