채연석의 로켓과 우주개발
미국은 화성궤도를 돌고 있는 위성을 통해 큐리오시티의 화성착륙과정을 실시간으로 중계방송을 했고, 뉴욕의 타임스퀘어에 있는 대형 전광판을 통해서도 시민들이 볼 수 있도록 했다. 영상에는 NASA 직원들이 일제히 환호하며 기쁨을 나누는 장면도 생생히 보여졌다. 이 탐사선은 무게 900kg의 무인 로버(Rover)로써 작은 승용차만하다. 바퀴가 6개 달린 이 탐사선은 화성을 혼자 탐사하며 생명체나 물이 있던 흔적을 찾아내는 역할을 하게된다.
화성탐사는 태양계에 있는 행성탐사 중 가장 흥미를 끌고 있는데 그 이유는 지구 이외에 생명체가 생존할 가능성이 있는 유일한 행성이기 때문이다. 이러한 이유로 1960년대 초 우주탐사가 시작된 이후 가장 많이 탐사선을 보낸 곳이 화성이기도 하다.
미국은 화성궤도를 돌고 있는 위성을 통해 큐리오시티의 화성착륙과정을 실시간으로 중계방송을 했고, 뉴욕의 타임스퀘어에 있는 대형 전광판을 통해서도 시민들이 볼 수 있도록 했다. 화성에 착륙하여 탐사하는 방법에는 2008년 화성의 북극지방에 착륙하여 화성에 물이 있음을 확인한 피닉스처럼 착륙선에 달려있는 역추진 로켓을 이용하여 직접 착륙하는 방법이 있다.
이러한 방식은 화성에 착륙한 탐사선이 움직이지 않고 한곳에서 탐사 활동을 하는 것. 1976년에 착륙한 바이킹탐사선도 이러한 경우이다.
모선인 패스파인더에서 분리된 후 대기권을 통과 한 후 직경 11m의 낙하산으로 속도를 초속 68m로 줄인 후 3개의 역추진 로켓을 분사, 속도를 초속 14m까지 더 줄인 후 에어백에 둘러싼 채 화성 표면에 착륙시켰다. 미국은 에어백에 둘러쌓은 채 착륙시키는 아이디어를 채용하여 총 2억 8000만 달러의 적은 예산으로 안전하게 화성에 착륙 시킬 수 있었다.
바이킹 때보다 1/5가격에 착륙 시킬 수 있었지만 탐사를 제대로 하기에는 로버의 크기가 너무 작았다. 미국은 6년 뒤인 2003년 소저너보다 17배나 더 무거운 무게 185kg의 스피릿, 오퍼튜니티의 쌍둥이 로버를 화성에 보냈다.
스피릿 로버도 소저너와 똑 같은 방식으로 화성에 착륙하였다. 스피릿과 오퍼튜니티는 예상 수명보다 훨씬 오랜기간 동안 화성을 탐험하며 오래전에 화성에 물이 있었던 흔적을 찾아냈다. 에어백을 이용한 로버의 화성착륙 방법은 저렴한 비용에 착륙성공률은 높은 편이지만 무게가 185kg보다 더 큰 로버를 화성에 착륙 시킬 수 는 없었다.
큐리오시티는 에어백 대신 스카이 크레인에 매달려서 밧줄을 타고 착륙하는 특수한 방법을 이용했다. 이러한 특수방법을 이용하게 된 이유는 화성표면에 깔려있는 모래 먼지 때문으로 착륙하면서 로켓의 화염분사로 발생하는 모래먼지가 탐사선의 고장 원인이 될 수 있기 때문이다. 큐리오시티의 화성착륙과정은 탐사선이 화성상공 125km 상공에 초속 5.9km의 고속으로 도달할 때부터 7분 동안 피를 말리는 시간이었다. 75초가 지나면서 화성 대기권에 진입하는데, 이때 생기는 마찰열은 2100도까지 올라간다. 두꺼운 열차폐판이 탐사선을 고열로부터 보호한다. 그리고 254초가 지나면서 탐사선은 고도 11km까지 내려가며 대형 초고속 낙하산을 펼쳐 낙하속도를 400m로 늦췄다. 진입 364초가 되면서 속도는 초속 80m로 줄어들었고 로버를 감싸고 있는 스카이크레인이 분리됐다.
스카이 크레인이 역추진 로켓을 분사하며 화성표면 20m까지 내려오며 밧줄을 이용하여 로버를 화성표면에 사뿐히 내려놓았다. 로버를 내려놓은 스카이 크레인은 다시 멀리 날려 보내졌다. 스카이 크레인을 통해 사뿐히 로버를 화성표면에 내려놓는 작업은 이번에 처음 시도하는 것으로 이때가 가장 위험한 순간이었다. 이 모든 작업은 로버에 장착된 컴퓨터가 지휘한다.
이 컴퓨터에 들어있는 프로그램의 길이만도 50만 줄이며, 착륙에는 모두 76개의 폭발절단용 볼트가 사용된다. 그런데 만일 1개라도 작동이 안 되면 2조8000억 원의 개발비가 투입된 큐리오시티, 로버의 화성착륙이 물거품으로 날아갈 수 있는 상황이 되는 것이다.
다행히 큐리오시티는 모든 걱정을 기우로 날리고 화성 착륙에 성공했다. 또 착륙 직후 바로 화성의 모습을 담은 흑백사진을 지구로 전송했다. 큐리오시티는 앞으로 화성에서 1년(지구기준 687일) 동안 화성의 기후와 지질, 과거 생명체 서식 여부 등을 조사하고 관측 결과를 지구로 전송할 예정이다. 우리의 우주개발 현실로 볼 때는 이번 큐리오시티의 성공은 아직 먼 이야기이지만 언젠가 우리도 한여름 최첨단 과학쇼을 보여줄 수 있는 날을 기대하며 미래를 꿈꿔보자.
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