인사이트 │ InSight
인사이트는 2012년 8월 화성에 터치다운해 지금도 활발히 활동 중인 ‘큐리오시티’ 로버를 이을 NASA의 차세대 주자다. 하지만 기존 로버와는 과학탑재체도, 생김새도 판이하게 다르다. 생명체와 물의 흔적을 찾고, 대기를 분석하는 장비 따위는 없으며 이동을 위한 바퀴나 무한궤도도 갖고 있지 않다.
NASA가 표방한 인사이트의 임무는 화성의 내부구조 분석이다. 화성을 포함해 태양계를 구성하는 암석형 행성의 탄생과 진화 과정에 관한 이해도를 제고하기 위함이다. 이는 화성을 시작으로 향후 여타 행성과 소행성에서도 NASA가 유사한 임무를 전개할 것임을 암시하는 부분이기도 하다. 이를 위한 인사이트의 무기는 프랑스 국립우주연구센터(CNES)가 개발한 지질물리학 분석장치 ‘
SEIS’다. NASA에 따르면 SEIS는 지진계의 일종으로 지진파를 탐지해 화성의 정확한 크기와 구성물질을 파악할 수 있다.
지각의 두께와 구조, 맨틀의 조성과 구조, 그리고 코어(핵)가 액체인지 고체인지 여부도 확인 가능하다. 지진파에 기반한 내부구조 분석이 주 임무이다 보니 인사이트는 이동능력 자체가 없다. 착륙지점에 SEIS를 내려놓은 채 700솔 (Sol), 즉 2년여의 임무기간 동안 꼼짝하지 않는다. 그만큼 NASA는 인사이트의 착륙지 선택에 어느 때보다 고심했으며, 최근 후보지를 엘리시움 평야(Elysium Planitia)의 4개 지역으로 압축했다.
외계행성 탐사의 새 장을 열어젖힐 인사이트는 당초 올 3월 발사돼 9월경 화성에 착륙할 예정이었다. 하지만 작년 12월 SEIS의 진공상태 유지에 결함이 발견되면서 발사가 연기된 상태다. 화성탐사선의 발사 가능 시간대(launch window)는 26개월마다 한 번씩 수주일간 뿐이 기 때문에 2018년 5월 이전에는 발사가 어려울 전망이다.
1. 지진계 (SEIS)
지진파를 탐지, 화성의 내부구조를 분석한다. 로버가 착륙에 성공하면 로봇 팔이 SEIS를 지면에 전개한다. 0.001㎜의 진동까지 감지할 수 있을 만큼 민감도가 탁월해 화성 지표면에 얼마나 많은 유성이 충돌하고 있는지도 알아낼 수 있다. 1996년 발사된 러시아의 ‘마스 96’ 화성탐사 로버에 초기 SEIS 모델이 장착됐었지만 발사에 실패해 태평양에 추락했다.
2. 온도계 (HP³)
로봇 팔에 의해 지면에 전개되면 자동으로 최대 5m 깊이까지 탐침을 꽂아 넣는다. 이 탐침에는 10㎝ 간격마다 온도센서가 부착돼 있어 지표면 아래의 열 이동과 열전도율을 분석할 수 있다. 열전도율의 경우 화성의 핵에서 얼마나 많은 열이 소실되고 있는지를 알려준다.
3. 회전 분석계 (RIES)
일종의 GPS 장치다. 2개의 안테나가 X밴드 무선 주파수를 이용해 화성 궤도선을 거쳐 미국 캘리포니아주에 위치한 NASA 심우주 통신국과 교신함으로써 자신(로버)의 위치를 ㎝급 정밀도로 파악한다. 이 정보를 이용하면 화성의 회전속도와 회전축을 알 수 있으며, 이를 통해 화성의 크기와 코어 상태 분석의 정확성을 높일 수 있다.
4. 안테나
궤도선 및 지구와의 통신을 담당한다. 1화성년(687일) 동안 30GB 이상의 데이터가 이 안테나를 통해 지구로 전송된다.
5. 다리
2008년 화성에 안착해 성공리에 임무를 마친 NASA의 화성 착륙선 ‘피닉스’호에 이용된 기술이 접목됐다.
4억 2,500만 달러
인사이트 로버의 제작비용. 한화로 환산하면 약 5,120억원에 달한다. 인사이트 미션의 전체 예산은 최대 6억7,500만 달러다.
엑소마스 │ ExoMars
엑소마스 로버는 ESA와 러시아연방우주청(RSA)의 합작품이다. 화성의 생명체 존재와 관련된 과거 또는 현재의 생물학적 흔적 발견을 목표로 오는 2018년 5월 발사돼 2019년 1월 화성궤도에 도착한다.
인사이트의 지진계(SEIS)에 대응하는 엑소마스의 무기는 다름 아닌 ‘드릴’이다. 물론 드릴 장치는 NASA의 큐리오시티를 포함한 기존 로버에도 탑재돼 있었지만 시추 깊이가 10㎝ 내외에 불과했다. 반면 엑소마스의 드릴은 최대 2m까지 시추가 가능하다. 지금껏 개발된 로버 가운데 가장 월등한 시추능력을 지닌 것이다.
덕분에 엑소마스는 218솔(약 7개월)의 임무기간 동안 화성의 생명체나 물의 존재 여부를 더 확실히 알려줄 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 어쩌면 살아 있는 미생물을 발견해 과학계를 발칵 뒤집어 놓을지도 모른다. 가능성은 극히 희박하지만 말이다.
드릴 외에도 엑소마스에는 SEIS와 유사한 기능을 수행하는 ‘라라(LaRa)’라는 분석장비가 탑재된다. 이를 이용해 화성의 내부구조와 회전속도, 각운동량을 파악할 수 있다. ESA는 엑소마스 프로그램을 2단계에 걸쳐 진행할 계획인데, 올 3월 선발대 격인 ‘미량가스 궤도선(TGO)’ 발사가 예고돼 있다.
TGO는 오는 10월 화성 도착 후 ‘스키아파렐리(Schiaparelli)’ 모듈을 분리·착륙시켜 2~4솔 동안 화성 대기에서 메탄(CH4)을 비롯해 미생물 존재의 증거가 되는 미량가스들을 분석하게 된다. 특히 ESA는 스키아파렐리의 진입·강하·착륙(EDL) 과정에서 확보된 데이터를 활용해 엑소마스 로버의 화성 착륙 시스템을 완성한다는 복안이다. 착륙지점의 경우 아람 도르섬(Aram Dorsum), 옥시아 플라늄(Oxia Planum), 마우스 발리스(Mawrth Vallis), 히파니스 발리스(Hypanis Vallis) 등 4곳이 후보지로 검토되고 있다.
1. 드릴 유닛
약 70㎝의 드릴 유닛과 약 50㎝의 로드(rod) 3개를 이용해 최대 2m 깊이에서 직경 1㎝, 길이 3㎝의 토양 표본을 채취한다. ESA는 임무기간 동안 최소 17개 이상의 지점에서 토양 샘플을 채취해 분석할 계획이다. 만일 시추 과정에서 드릴이 땅에 박혀 빠지지 않는다면 어떻게 될까. 그런 경우에 대비해 드릴 자체를 로버와 분리하는 비상 사출장치가 구비돼 있다.
2. 자율주행
화성 탐사 로버는 지구의 관제센터에서 실시간 제어가 불가능하다. 로버와 지구의 통신기회가 1솔 동안 1~2회 밖에 주어지지 않는데다 최소 십여분 이상의 지연시간이 생기는 탓이다. 때문에 ESA는 엑소마스에 반(半)자율주행 능력을 부여할 계획이다. 엑소마스의 촬 상과 데이터를 바탕으로 지구에서 목적지 위치를 전송하면 로버 스스로 주변 지형을 매핑해 최적 경로를 찾아 이동한다.
3.파노마라 카메라 (PanCam)
로버 주변의 지형을 디지털 지도로 매핑한다.
4. 클로즈업 카메라 (CLUPI)
바위와 암석, 드릴, 토양 샘플 등을 고해상도 확대 이미지로 촬영한다.
5. 지면 관통 레이더 (WISDOM)
로버 아래의 지면으로 레이더를 발사, 지표면 아래의 수분함량을 파악한다. 이 데이터를 바탕으로 시추 지점이 결정된다.
100m
1솔당 엑소마스의 이동 가능 거리.
SEIS - Seismic Experiment for Interior Structure.
솔 (Sol) - 화성의 하루를 의미하는 단위. 1솔은 지구 시간으로 24시간 39분 35.244초다.
HP³ - Heat Flow and Physical Properties Probe.
RIES - Rotation and Interior Structure Experiment.
LaRa - Lander Radioscience experiment.
TGO - Trace Gas Orbiter
EDL - Entry, Descent, Landing.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
