이석원 기자
지난 2021녀 2월 18일 화성에 무사히 착륙한 미 항공우주국 나사(NASA) 퍼서비어런스는 화성에서 생명 흔적을 조사하는 탐사선이다. 퍼서비어런스는 지구에서 가져온 자원 뿐 아니라 현지에서 수집한 자원을 활용하는 기술을 적용해 곧 화성 대기에서 산소를 생성할 예정이다.
물체에 걸리는 중력은 물체 질량에 비례하기 때문에 탐사선 등은 가능한 가벼운 게 바람직하다. 이 아이디어에 따라 나사는 탐사선 승선 자원을 줄이기 위해 ISRU(In-Situ Resource Utilization)라는 그 자리에서 얻을 수 있는 자원에서 우주비행사 생존에 필요한 자원과 우주 기지 건축 자재 등을 생산하는 기술을 추진하고 있다.
2021년 2월 18일 화성에 도착한 퍼서비어런스는 화성 유인 탐사를 내다보고 화성 대기에서 산소를 생성하는 실증 실험 장비인 목시(MOXIE)라는 ISRU를 탑재하고 있다. 화성 대기는 이산화탄소가 96%, 산소는 0.13%이며 지구와의 거리가 있어 장기 미션에서 사용하는 모든 산소를 지구에서 반입하는 건 거의 불가능하다. 유인 화성 탐사를 할 때에는 산소 현지 생산이 필수이기 때문에 이번 목시에서 산소 현지 생산을 테스트하기 위해 운반됐다.
퍼서비어런스에 탑재한 목시는 화성 대기에서 회수한 이산화탄소를 800도 근처까지 가열해 전기 분해에 의해 산소와 일산화탄소를 생성하고 산소만 활용하는 시스템이다. 크기는 23.9×23.9×30.9cm이며 무게는 17.1kg이다. 일반 자동차에 탑재하는 배터리 수준인 것. 가동은 300W 전력을 필요로 해 퍼서비어런스 전력 생성량과 전력 용량 관계로 월 몇 시간만 사용할 수 있고 산소 생성량은 시간당 10g. 인간 생존에 시간당 20g 산소가 필요하며 지구로 귀환하는데 필요한 혼합 연료는 산소가 3만∼4만 5,000kg 산소가 필요하기 때문에 만일 장기 미션에서 사용하는 전체 산소를 현재 목시에서 사용하려면 최소한 지금보다 100배 크기 목시가 필요하다.
이번 퍼서비어런스에 탑재한 목시가 하는 건 어디까지나 실증 실험에서 생성된 산소도 화성 대기 중에 방출하는 산소 생성만 목적으로 하고 있다. 목시는 착륙 성공 며칠 후 기기가 정상 작동하는 게 확인됐으며 2021년 4월 처음 시운전을 할 예정이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
정용환 기자
