[아하! 우주] 2031년 화성 샘플 가지고 지구로 귀환…대형 탐사선 오비터

2021년 2월 화성 예제로 크레이터에 착륙할 예정인 미 항공우주국(NASA)의 퍼서비어런스(Perseverance) 로버의 주요 임무 중 하나는 과학적으로 가치가 높은 화성 암석 및 토양 샘플을 특수 용기에 담아 보관하는 것이다. 퍼서비어런스 로버의 동체 아래에는 금으로 코팅된 43개의 샘플 튜브가 달려 있다. 드릴로 뚫고 확인한 암석 샘플은 로봇팔에 의해 특수 용기에 담긴 다음 밀폐된다. 물론 목적은 하나다. 이 샘플을 지구로 가져와서 분석하는 것이다.

유럽우주국(ESA)은 이 임무를 수행할 대형 화성 탐사선인 지구 귀환 오비터(Earth Return Orbiter) 개발을 위해 에어버스사와 4억9100만 유로(약 6조6000억 원)에 계약을 맺었다고 발표했다. 에어버스가 개발할 지구 귀환 오비터는 무게만 6t에 높이 6m에 육박하는 대형 화성 탐사선이다. 하지만 탐사선 본체는 너비 40m, 면적 144㎡의 태양 전지판에 비하면 오히려 작아 보인다.(사진) 참고로 지구 귀환 오비터의 태양전지는 태양계 탐사 역사상 최대 크기다.

이렇게 거대한 태양전지가 필요한 이유는 RIT-2X 이온/화학 하이브리드 추진 로켓 엔진에 동력을 제공하기 위해서다. 지구 귀환 오비터는 화성에 착륙해서 샘플 용기를 회수하는 로버와 회수한 샘플을 다시 화성궤도까지 쏘아 올리는 우주선 등 여러 장비를 탑재하고 발사된다. 그런 만큼 화성까지 도달하기 위해서는 막대한 연료가 필요한데, 연료를 더 실으면 우주선은 그만큼 무거워지고 비용도 올라간다.

이온 로켓은 화학 로켓보다 연료 효율이 높아 그만큼 연료를 적게 싣고 우주선 무게도 줄일 수 있다. 하지만 이온 로켓은 화학 로켓보다 힘이 약해 대형 우주선용 엔진으로는 적합하지 않다. 그래서 절충안으로 나온 것이 화학 및 이온 하이브리드 로켓 엔진이다. 하지만 그래도 무게가 6t이나 나갈 뿐 아니라 임무 수행에 총 5년이 걸린다.

현재 목표는 2026년에 지구 귀환 오비터를 발사한 후 2027년 화성에 도착해 샘플을 회수하고 2031년 지구에 착륙하는 것이다. 물론 실패 가능성도 적지 않지만, 성공한다면 2030년대 화성 유인 탐사 프로젝트에 청신호가 켜질 것으로 기대된다. 사실상 규모를 축소한 화성 유인 탐사나 마찬가지이기 때문이다. 11년 후 사상 최초로 화성 샘플을 들고 온 우주선이 지구에 착륙할지 결과가 주목된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com