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화성의 속살을 벗기는 인사이트호의 여정

<KISTI의 과학향기> 제3279호
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붉게 빛나는 화성은 우리에게 가장 친밀한 행성 중 하나이자 미래에 지구를 대체해 인류를 품을 이주지 후보이다. 현재 화성 탐사에 관한 최첨단 연구를 수행하고 있는 곳은 바로 미국항공우주국(NASA)이다. 21세기에 들어 NASA는 화성에서 물이 흘렀던 흔적과 미생물의 존재를 시사하는 간접적 증거를 꾸준히 발표해 왔다. 이는 인류의 세계관을 크게 바꾸어 놓는 계기가 되었다.
 
지금까지 ‘바이킹 1호’, ‘마즈’, ‘패스파인더’ 등 복수의 탐사기가 화성 표면에 착륙해 붉은 신세계의 모습을 우리에게 보여줬다. 그리고 2012년 8월에 화성에 발을 디딘 ‘큐리오시티’로부터 장장 6년이 지나 드디어 최신 탐사기 ‘인사이트’가 한국 시각으로 2018년 11월 27일 오전 4시 54분경 드디어 화성에 도착했다.
 
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사진 1. 인사이트호가 화성에 접근하는 장면의 3D 모델링. (출처: NASA)
 
작년 5월에 지구를 떠나 약 반년에 걸쳐 화성까지 도달한 인사이트호는 화성 적도의 엘리시움 평원에 무사히 착륙했다. 이어서 착륙 지점에 본체를 고정한 후 지하 5m 깊이까지 구멍을 파서 탐지기를 설치했다. 이를 통해 인사이트는 화성의 내부 구조에 관한 상세한 자료를 수집할 예정이다. 나사는 화성의 내부를 조사하겠다는 의미를 담아 이번 화성 탐사선에 인사이트(Insight: 통찰)라는 이름을 붙였다. 이번에 수집할 데이터를 통해 나사는 화성이 탄생한 경위와 지각변동, 운석 충돌 빈도 등을 밝힐 예정이다.
 
NASA는 이번에 화성에 착륙하는 인사이트의 모습을 전 세계에 생방송 했다. 시속 2만 km, 각도 12도에서 정확하게 대기권으로 진입해 속도를 줄여 가며 약 1500도라는 고온을 견디며 착륙한 것은 공포의 7분 동안에 비유될 만큼 어려운 미션이었다. 일각에서는 ‘너무 위험하다’는 지적도 나왔지만, 다행히도 인사이트는 무사히 붉은 대지에 발을 내릴 수 있었다. 착륙 후 인사이트는 로봇 팔에 탑재된 카메라(IDC)와 124도의 시야각을 보유한 초정밀 카메라(ICC)로 화성 지표의 모습을 촬영해 화성의 위성 궤도 위를 공전하는 NASA의 오디세이 탐사기에 영상을 송신했다.
 
화성 탐사의 역사
 
화성 탐사의 역사는 절대 짧지 않다. 화성을 향한 인류의 도전은 1960년대 구소련의 우주 개발 계획까지 거슬러 올라간다. 소련은 화성에 탐사선을 보내기 위해 여러 번 로켓을 쏘아 올렸지만 계속해서 실패했다. 하지만 마침내 1973년 마르스 3호를 화성에 보내는 데 성공했다. 인류가 처음으로 지구가 아닌 다른 행성의 표면에 탐사선을 착륙시킨 기념비적인 성공이었다. 불행히도 착륙 후 20초 만에 통신이 끊어지면서 실질적인 연구 성과는 얻을 수 없었다.
 
미국은 마리나 계획을 통해 1964년경부터 화성을 향해 로켓을 발사했지만 역시나 실패의 쓴맛을 봐야 했다. 하지만 소련의 마르스 3호가 화성에 착륙한 3년 후 미국도 바이킹 1호를 화성에 착륙시키는 데 성공했다. 바이킹 1호는 화성 지표면의 사진 데이터를 지구에 보내왔다. 화성의 참모습이 밝혀진 순간이었다.
 
지금까지 인류는 총 53번 화성을 향해 탐사선을 발사했다. 그중 3분의 1이 실패했고 오직 23대의 탐사선이 화성 궤도에 진입하는 데 성공했다. 16번의 실종, 10번의 발사 실패, 4번의 연구 중단 사태를 겪었다. 그리고 이번에 인사이트가 24번째로 화성에 도달했다.
 
인사이트만의 특별한 화성 탐사
 
인사이트는 물과 산소가 있다고 추측되는 화성의 지하를 탐사하기 위해 개발된 로봇 탐사기다. 프랑스 국립우주연구센터가 개발한 지진계와 독일 항공 우주센터가 개발한 열 탐지기의 도움을 받아 지표 속 구조를 조사한다. 이를 통해 화성이 어떻게 지금과 같은 모습이 되었는지 탐사할 예정이다. 또한 내부 구조와 공전의 관계에 대해서도 조사하여 태양계 탄생의 수수께끼를 푸는 데도 공헌할 것으로 기대된다.
 
 
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사진 2. 화성의 속살을 탐구하는 인사이트호의 3D 모델링. (출처: NASA)
 
본래 인사이트호는 2016년 3월에 지구를 출발할 예정이었지만 탑재할 지진계에 문제가 생겨 일정이 늦춰졌다. 지진계는 매우 민감한 장치이기 때문에 외부 대기의 조그마한 움직임만으로도 계측 오류가 생겨난다. 이를 방지하기 위해서 지진계에는 커다란 진공 포장으로 둘러싸인 보호막을 설치해야 하는데 이 진공 포장 부분에 구멍이 생겨 예정보다 26개월 후에야 출발할 수 있었다. 나사는 미뤄진 시간만큼 탐사선 준비에 심혈을 기울였기 때문에 좋은 성과를 얻을 수 있으리라 자신했다.
 
화성 착륙 후 2~3개월 동안 인사이트는 화성 표면에 지진계를 설치하고 지면에서 3~5m 깊이에 탐지기를 심어 넣을 계획이다. 모든 준비가 순조롭다면 탐지기와 실험 장치는 화성의 진동이나 돌발적인 진동을 기록하기 시작할 것이다.
 
현재 인사이트호는 지진계를 본체 앞에 내려놓는 데 성공했다. 땅을 평평하게 다지고 지진계와 연결된 선의 잡음을 제거하는 등 안정화 과정을 거치면 바로소 초기 지진 관련 자료를 전송하게 된다. 지진계는 화성의 지하 각 층을 통과하는 지진파를 분석해 각 층의 깊이와 구성 성분 같은 화성의 내부 고조를 파악할 수 있는 단서를 제공해준다.
 
탐사 기간은 지구의 2년으로 예정되어 있다. 화성 시각으로는 약 1년에 해당하는 시간이다. 화성이 태양 주위를 한 바퀴 도는 동안 인사이트는 어떤 비밀을 밝혀낼까? 화성 개척의 역사는 지금 막 새로운 장을 맞이했다.
 
글: 이형석 과학칼럼니스트/일러스트: 유진성 작가
 

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