태양 관측기 SOHO가 지난 2021년 10월 28일 태양 플레어를 관측한 바 있다. 대규모 태양 플레어는 그런데 지구 외에 달, 화성에서도 관측됐다고 한다. 이 드문 사건에 대한 데이터는 미래 유인 임무에서 우주 방사선 대책에 도움이 될 것으로 기대되고 있다.
얼마 전 학술지(Geographical Research Letters)에 게재된 논문에 따르면 2021년 10월 28일 발생한 태양 플레어는 지구, 달, 화성 등에서 일제히 관측됐다는 것. 더구나 이 때 지구와 화성은 태양을 사이에 두고 2억 5,000만km 떨어져 있었다. 폭발적인 태양 플레어가 서로 다른 천체 3곳에서 관측된 건 이번이 처음이며 태양 활동과 우주 비행에 미치는 영향에 대한 이해를 가져다줄 것으로 기대된다.
당시 유럽우주기관 ESA 화성 탐사기인 엑소마스 TGO, 미항공우주국 나사(NASA) 화성 탐사차인 큐리오시티, 달 주회 무인 위성인 LRO, 중국 달 착륙선인 창어4호, 독일 인공위성인 Eu:CROPIS 등이 코로나 질량 반출을 검출했다.
태양은 어떻게 보면 온화한 항성이지만 대규모 폭발로 고온 가스나 플라즈마가 방출되어 태양계에 퍼질 수 있다. 지구는 고유 자기장에 의해 유해 방사선으로부터 보호되지만 ESA에 따르면 지상에서의 우주선량 급증 GLE(Ground Level Enhancement)에 진입할 수 있을 만큼 고에너지라고 한다. 여러 우주선에 기록된 2021년 태양 플레어도 태양 입자가 지구 표면에 도달하는 GLE 예라고 할 수 있다.
한편 달과 화성은 자기장을 생성하지 않기 때문에 이런 태양 플레어 영향을 지구보다 받는다. 따라서 태양으로부터의 입자는 쉽게 달과 화성 얇은 대기로 와 지표에 도달, 토양과 상호 작용해 2차 방사선을 생성한다. 하지만 화성 얇은 대기는 달과 비교하면 고에너지 입자를 감속시키면서 대부분 저에너지 입자를 막는다.
나사는 방금 시작한 아르테미스 계획을 통해 달 표면에 우주 비행사가 지속 가능한 주거 거점을 확립하려 한다. 따라서 태양 플레어를 이해하는 건 미래 우주비행사를 해로운 태양 방사선으로부터 보호하는데 중요하다. 700밀리 그레이를 웃도는 방사선량은 골수 손상을 통해 방사선 장애를 일으켜 감염증이나 내출혈 같은 증상으로 이어질 수 있다. 만일 우주 비행사가 10그레이 이상에 피폭됐다면 2주 이상 생존 가능성은 상당히 낮다.
1972년 8월 발생한 태양 플레어는 만일 우주 비행사가 달 표면에 있었다면 고선량 방사선을 받아 상당이 위험했을 것이다. 행운일 수 있지만 아폴로16호와 아폴로17호 미션 사이였기 때문에 달 표면에서 피폭한 우주 비행사는 없었다.
ESA 측은 과거 GLE 사건에 대한 계산에선 만일 방사선 방호가 아무 것도 제공되지 않았다면 평균적으로 5.5년에 한 차례 달에서 안전한 수준을 초과했을지 모른다고 밝히고 있다. 달 탐사 미션 중 우주 비행사는 태양 방사선으로부터 보호하기 위해 완화 대책 설계가 현재 진행되고 있다. 나사 달 주회 유인 거점인 게이트웨이에는 달 주위 방사선 환경을 모니터링하기 위한 3개 기기가 탑재될 예정이기도 하다. 2022년말 실시한 아르테미스1호에서도 달 주회 여행을 다녀온 마네킹에 방사선 방호복을 착용시켜 테스트한 바 있다.
과학자가 태양 활동을 더 정확하게 예측할 수 있고 태양이 뜨거운 가스 분출과 함께 폭발하는 시기를 알게 되면 우주 비행사는 이 같은 문제에 대한 경감 대책을 세울 수 있을 것이다. 또 태양계 내 다른 행성을 목표로 하는 탐사기도 태양 플레어 연구에 도움이 될 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.