화성 착륙하는 퍼서비런스, 어떤 기능 갖췄나

2020년 7월 미 항공우주국 나사(NASA)가 발사에 성공한 화성 탐사선 퍼서비런스(Perseverance)가 2021년 2월 18일(미 동부 시간 기준) 화성에 도착한다. 퍼서비런스가 기존 탐사선과 다른 점은 뭐가 있을까.

퍼서비런스는 나사가 실시하는 화성 탐사 미션인 마스2020 일환으로 화성 헬기인 인저누어티(Ingenuity)와 함께 2020년 7월 발사된 화성 탐사 로버. 태양계 주요 천체와 우주 탐사를 실시간으로 표시하는 나사 웹사이트(Eyes on the Solar System)를 확인하면 로켓은 화성에서 43만km 거리까지 접근했다. 화성 진입을 눈앞에 둔 퍼서비런스를 7가지 포인트로 설명하면 이렇다.

첫째는 퍼서비런스 목적과 기능. 나사는 퍼서비런스에 대해 탐사 로버의 궁극적 목표는 특정 지점을 자세하게 조사하고 과거 존재했던 생명 흔적을 찾는 것이라며 실현을 위해 퍼서비런스는 자료적 가치가 높은 암성과 토양 샘플을 파악하고 수집해 향후 미션을 통해 지구에 찾아와 보관할 수 있게 할 예정. 퍼서비런스는 또 앞으로 열리는 화성 탐사에 필요한 기술 테스트도 겸하고 있다.

퍼서비런스는 파노라마 촬영과 입체 촬영이 가능한 카메라 마스트캠-Z(Mastcam-Z), 암석을 증발시키는 레이저 분광계 등 원격 탐사 장비를 갖춘 슈퍼캠(SuperCam), 유기 분자 발견에 특화된 센서군인 셜록(SHERLOC), 현미경을 탑재한 측정 도구인 픽셀(PIXL), 지하 10m 물과 얼음을 레이더로 감지할 수 있는 림팩스(RIMFAX), 온도와 기압, 습도, 풍속, 풍향, 대기 중 먼지 조성 등을 관측하는 메다(MEDA), 이산화탄소에서 산소를 생성하는 기술 테스트를 실시하는 목시(MOXIE), 회수한 샘플을 장기 보관할 수 있는 시스템(Sample Caching System)을 탑재하고 있어 이를 이용해 화성 조사와 미래 임무에 대한 준비를 추진한다는 것이다.

둘째는 퍼서비런스와 기존 화성 탐사선과의 차이. 나사는 2011년에도 화성탐사선이 큐리오시티를 선보이고 2012년 화성 미션 시작부터 지금까지 작업을 계속하고 있다.

큐리오시티와 퍼서비런스는 전체적인 디자인이나 방사성 동위 원소를 이용한 원자력 전지를 전원으로 채택한 점 등은 유사하지만 기능이나 내구성에는 큰 차이가 있다. 퍼서비런스는 큐리오시티와 거의 같은 크기지만 무게는 100kg 가까이 무겁다. 이런 무게 차이 대부분은 셜록과 픽셀, 시추용 드릴 등을 모두 갖춘 로봇팔 무게차에서 비롯된다. 또 퍼서비런스는 큐리오시티보다 5개 많은 카메라 23대를 탑재하고 있으며 화성 탐사선으로는 처음으로 화성 소리를 잡기 위한 마이크를 탑재하고 있다.

또 큐리오시티에서 발생했던 바퀴 마모 문제도 극복하고 있다. 큐리오시티는 알루미늄 바퀴를 갖추고 있지만 예상보다 빨리 마모된 바퀴에 예상하지 못한 구멍 등이 생겨버렸다. 한편 퍼서비런스는 큐리오시티 바퀴보다 바퀴가 1mm 두꺼워져 있으며 이를 통해 성능을 유지하면서 마모에 대한 저항력을 높였다고 한다. 또 소프트웨어 면에서도 강화되어 큐리오시티보다 높은 자율성을 통해 자체적으로 경로를 찾고 큐리오시티보다 효율적으로 이동하는 것도 가능하게 됐다.

셋째는 퍼서비런스의 목적지. 퍼서비런스가 착륙하는 곳은 제제로 분화구다. 제제로는 슬라브어로 호수를 뜻하는데 호수와 같은 지형을 갖고 있으며 삼각주도 있다고 한다. 이 때문에 제제로에는 장기간 액체 상태 물이 있었다고 추측되고 있으며 만일 화성에서 생명 흔적을 찾는다면 제제로가 최적이라고 여겨지고 있다.

넷째는 퍼서비런스의 착륙 방법이다. 퍼서비런스를 포함한 하강 장치가 화성 표면에 가까워지면 먼저 낙하산이 펼쳐지며 감속한다. 이후 착륙용 스테이지가 추진제를 분사해 감속하는 동력 강하가 열린 뒤 퍼서비런스가 밧줄에 매달려 지상에 착륙하는 스카이 크레인 시스템이 채택되고 있다.

다음은 화성 헬기인 인저누어티. 퍼서비런스는 바닥에 열 차폐막을 덮은 인저누어티를 탑재해 착륙 성공 이후 전개, 30일간 5회 비행을 실시할 예정이다. 인저누어티의 주요 목적은 화성에서의 비행 시험으로 퍼서비런스와 달리 과학 연구에 사용되지는 않지만 화성 대기권 내에서 처음으로 자율 비행을 달성하는 등 다양한 엔지니어링 위업을 달성할 것으로 전망되고 있다.

다음은 퍼서비런스 착륙 순간. 나사는 퍼서비런스가 착륙하는 모습을 생방송할 예정이다. 2월 18일 14시 15분(미 동부 시간)부터 시작된다.

7번째는 착륙에 성공했을 때와 실패했을 때. 지구와 화성은 멀리 떨어져 있기 때문에 지구에서 착륙 성공 여부와 모습을 실시간으로 파악할 수는 없다. 퍼서비런스는 착륙 단계별로 나사 제트추진연구소에 신호를 보내므로 이를 통해 착륙이 잘 되는지 알 수 있다.

뭔가 잘 되지 않는 걸 나타내는 징후로 가장 가능성이 높은 건 신호가 보내져 오지 않을 때다. 하지만 이런 부정적 정보는 별로 전해지지 않는다. 어쨌든 이상이 발생해도 이를 확인하기까지 몇 분이나 몇 시간 또는 며칠 지연이 이뤄질 수 있다.

퍼서비런스가 무사히 화성에 착륙한 경우 퍼서비런스는 화성 사진을 보내오게 된다. 하지만 화성에서 지구로 이미지가 도착할 때까지 몇 분에서 몇 시간이 걸릴 전망이다. 또 착륙하자마자 사진을 긴급하게 카메라로 촬영할 예정이지만 카메라는 보호 커버를 장착했을 가능성이 높다 멋진 광경을 보여주지는 않을 것이라고 한다. 큐리오시티가 보낸 고해상도 사진은 로버 마스트가 전개된 이후 촬영한 것으로 퍼서비런스가 비슷한 사진을 보내오려면 조금 시간이 필요하다.

퍼서비런스는 자체 공식 트위터 계정을 보유하고 있는 만큼 최신 정보가 궁금하다면 이를 참고하는 것도 방법이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.