인사이트: 화성에 내일 도착할 나사 탐사선에 대한 5가지 사실

Artwork cubesats Image copyright NASA

미국 항공우주국(NASA)이 보낸 또 하나의 탐사선 '인사이트(InSight)' 호가 곧 화성에 도착한다.

인사이트호의 제작 배경, 탐사 목표, 그리고 인류의 미래에 미칠 영향은 무엇일까?

이걸 내가 왜 알아야 하는데?

Image copyright NASA

이번 탐사선은 화성의 내부 구조를 조사하게 된다.

주 임무는 어떤 암석으로 이뤄졌는지, 지진 활동은 어떤지, 내부 온도는 어떻게 되는지, 핵의 크기와 모양은 어떻게 되는지 등을 알아내는 일이다.

화성의 내부 구조를 조사하는 일은 두 가지 의미가 있다.

먼저 화성 내부가 어떤 암석으로 이루어졌는지 알아낸다면 우리가 사는 행성인 지구를 더 폭넓게 이해할 수 있다.

또 화성에 인간이 생존할 수 있는 조건을 만드는 데에 도움이 된다.

인사이트호 프로젝트의 수석 과학자 부르스 바널트는 행성의 세부 사항을 알아낸다면 행성의 전체 진화 과정에 대해 더 자세히 이해할 수 있다고 말했다.

"작은 사실들이 모여 행성의 진화 과정을 알아낸다면 휴가 가서 선탠을 할 수 있는 지구, 선탠하다가 진짜 타버리는 금성, 선탠하다가 얼어 죽어버리는 화성이 어떻게 다른지 알 수 있을 거예요."

인사이트호는 무엇일까?

Image copyright NASA

인사이트호는 사람이 타지 않는 무인 탐사선이다.

대부분 유럽산 부품들로 구성된 인사이트 호는 지난 5월 미국항공우주국의 이름을 달고 미국 캘리포니아주 밴덴버그 공군기지를 떠났다.

그리고 6개월이 지난 내일 새벽 화정 적도 인근 엘리시움이라는 평원에 착륙할 예정이다.

인사이트호는 2011년 발사된 큐리오시티호 이후 최초의 화성 탐사선이다.

'통찰'이라는 뜻의 인사이트(Insight)와 '지진파 조사, 측지학, 열전달을 이용한 내부 탐사(Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport)'에서 따온 것으로 알려졌다.

또 인사이트의 철자 중 시각을 뜻하는 Sight를 대문자로 처리하며 안(In)을 들여다본다(Sight)는 중의적 의미도 담았다.

공포의 7분

Image copyright NASA

화성 착륙은 쉽지 않다.

가장 큰 장애물은 바로 '공포의 7분'이다.

공포의 7분은 탐사선의 화성 대기권 진입 이후 지구와 화성 간 신호 전달 과정에 약 7분이 걸리기 때문에 주어진 이름이다.

지구는 탐사선의 대기권 진입 시작 이후 7분간의 침묵 속에서 결과를 기다려야만 한다.

이 7분은 진입, 하강, 착륙 3단계로 이뤄져 있다.

우선 탐사선이 얇은 화성 대기권에 진입하면서 추진체에서 분리된다.

그리고 하강 중 화성 지표면에서 약 110km 상공에 도달하면 '열 방패'가 형성된다.

이는 하강 중 1500도에 달하는 뜨거운 기온에서 탐사선 장비들을 보호하기 위한 장치다.

그리고 표면에서 약 10km 상공에 도달하면 착륙을 위해 초음속 낙하선을 펼쳐 시속을 늦춘다.

이윽고 방패는 떨어져 나가고 착륙 시 충격 흡수를 위한 다리가 내려진다.

이 공포의 7분을 견뎌낸 탐사선은 많이 없다.

나사의 수석 과학자 토마스 주르부첸은 이 과정이 성공할 확률을 50% 미만으로 본다고 말했다.

"화성에 가는 건 정말 너무 어려운 일입니다."

쉽지 않을 화성 진입

인사이트 호는 과거의 성공 사례를 잘 참고해 만들어졌다.

먼저 2007년 착륙에 성공한 나사 피닉스호와 똑같은 열 방패, 낙하산, 로켓 조합을 사용한다.

캘리포니아 나사 제트 추진 연구소 소속 엔지니어들은 이번 착륙의 성공에 매우 낙관적이다.

프로젝트 매니서 톰 호프만은 그들이 "진입, 하강, 착륙(EDL)이 상상처럼 원활히 진행될 수 있도록 모든 준비를 마쳤다"고 말했다.

"화성이 언제나 제 마음처럼 행동하는 것은 아니지만 저희 팀과 탐사선은 준비가 되어있습니다. 화성이 준비됐는지는 모르겠군요."

현재 상황은?

Image copyright NASA

EDL 엔지니어들은 날씨를 유의 깊게 살피고 있다.

만에 하나 먼지 폭풍이나 강한 바람이 불어온다면 착륙이 어려워질 수 있기 때문이다.

엔지니어들은 지난 일요일 탐사선의 궤도를 착륙 예정지 엘리시움에 일직선에 놓일 수 있도록 수정했다.

이제 이들이 결과에 영향을 미치기 위해 할 수 있는 일은 거의 없다.

조이스틱으로 장애물들을 피해 직접 착륙시킬 수 있다면 가장 좋겠지만 명령을 내려도 8분간 1억 4천 6백만 km을 건너기 때문에 큰 의미가 없다.

과학자들은 인사이트의 거의 모든 프로세스를 자동화시켜놓은 상태다.

인사이트호는 하강 중 지구에 메시지를 전송할 예정이다.

그리고 이 메시지는 두 개의 작은 인공위성을 통해 지구로 다시 전달될 예정이다.

또 지구에서는 만약의 경우에 대비해 라디오 망원경으로 탐사선의 위치를 추적할 예정이다.

만약 문제없이 착륙할 시 인사이트호는 즉각적으로 주변 사물들의 사진을 찍어 지구로 전송하고 이는 30분 이내에 지구에 도착할 것이다.

이전과 다른 점?

이 탐사는 화성 내부 구조를 이해하기 위한 최초의 탐사다.

이를 위해 먼저 화성 지진 '마스퀘이크(Marsquakes)'의 지진파를 추적할 예정이다.

지진 발생 시 파동이 언제 어떤 속도로 어떻게 변하는지를 파악한다면 화성 내부에 무엇이 있는지 추측할 수 있기 때문이다.

지구 내에 내핵, 외핵, 지각 등이 있다는 사실 또한 모두 지진파를 통해 알아낸 사실이다.

또 독일제 열 감지 센서를 땅속 5m가량까지 꼽아 핵의 열을 측정해 화성의 현재 활동 범위와 여부를 알아낼 예정이다.

내부 온도를 알게 되면 화성이 얼마나 빨리 냉각되고 있는지, 전체 수명에서 어느 시점에 도달해있는지 등을 알 수 있다.

마지막으로 무선 신호 주파수를 활용해 화성이 회전할 때의 흔들림을 측정한다.

수잔 스메카르 박사는 다음과 같은 비유를 사용한다.

"날달걀과 조리된 달걀을 가지고 흔들면 내부의 액체 분포량이 달라서 다르게 흔들리잖아요. 화성도 액체와 고체로 이뤄져 있을 테니 인사이트가 이 흔들림을 측정함으로써 우리에게 내부 구조에 대한 정보를 제공할 겁니다."

관련 기사 더 보기