[아하! 우주] 화성에서 자원을 채취한다…NASA 채굴로봇 개발

미 항공우주국(NASA)은 2030년대 화성 유인 탐사를 계획하고 있다. 물론 막대한 비용과 극복해야 할 기술적 문제 같은 여러 가지 어려움이 예상되지만, 다른 행성으로 인류를 보내는 것은 NASA만이 아니라 인류의 오랜 꿈이기 때문이다. 하지만 우주 비행사를 안전하게 화성 표면에 보낸 후 안전하게 지구까지 귀환하기 위해서는 막대한 자원이 필요하다. 특히 화성에서 지구까지 다시 오는 과정에 필요한 연료를 모두 지구에서 발사하면 엄청난 비용을 감당하기 어렵다. 화성 표면에 연료 1kg을 보내기 위해서 적어도 225kg의 연료를 소비해야 하기 때문이다.

따라서 NASA의 과학자들은 연료와 기타 필요한 물자를 화성 현지에서 조달하는 방법을 연구하고 있다. 만약 연료나 물을 현지에서 조달할 수 있다면 상당한 부담을 줄일 수 있다. 다행히 화성에는 소량이지만 물이 존재하며 대기의 대부분은 이산화탄소로 연료 생산에 필요한 기본 원료를 구하는 건 이론적으로 가능하다. 하지만 실제로 이를 이용해서 연료를 채취하기 위해서는 이 자원을 수집할 로봇이 필요하다.

플로리다에 있는NASA의 존 F 케네디 우주 센터에서 테스트를 진행 중인 레이저(RASSOR·Regolith Advanced Surface Systems Operations Robot) 로봇은 바로 이 목적을 위해 만들어졌다. 화성에는 지구와 같은 토양 대신 작은 암석이 부서져 만들어진 레골리스(regolith)라는 먼지와 모래로 된 흙이 존재한다. 그리고 중력은 지구의 1/3에 불과하지만, 대신 크고 작은 암석이 많고 도로가 없다. 이런 환경에서 효과적으로 자원을 채취할 로봇은 지구의 채굴 기계와는 달라야 한다. 무엇보다 크기와 무게를 줄여야 화성 표면에 보낼 수 있다. 레이저는 채굴을 위한 바퀴 형태의 장치를 앞뒤로 탑재했으며 네 개의 바퀴를 중앙에 갖춰 어떤 지형이든 극복하고 이동할 수 있다. 동체의 바퀴는 필요에 따라 궤도형 장치로 변경할 수도 있으며 앞뒤의 채굴 장치는 채취한 자원을 내부에 보관하는 역할도 겸할 수 있다. 덕분에 무게와 크기를 획기적으로 줄이고 다양한 환경에서 작업할 수 있다.

화성 자체는 건조한 환경이지만, 화성 대기에는 이산화탄소 말고도 소량의 수증기가 있으며 레골리스 사이에도 소량의 얼음이 존재할 수 있다. 또 화성 지하에는 표면보다 더 많은 물이 얼음의 형태로 존재할 가능성이 있다. 이 물을 분해해서 산소와 수소를 얻을 수 있으며 이를 로켓 연료로 사용할 수도 있지만, 수소를 장기간 저장하기가 어렵기 때문에 NASA의 엔지니어들은 이를 대기 중의 이산화탄소와 반응시켜 메탄으로 만드는 방법을 생각하고 있다. 만약 화성 표면에서 연료를 얼마든지 공급받을 수 있다면 인류의 화성 진출이 쉬워지는 것은 물론 화성 너머 더 먼 곳까지 인류가 진출할 수 있는 전진 기지 역할까지 기대할 수 있다.

물론 이 단계까지 진행하기 위해서는 앞으로 많은 연구와 투자가 필요하며 설령 성공한다고 해도 상당히 미래의 일이 될 가능성이 크다. 하지만 인류의 도전 정신이 사라지지 않는 한 언젠가 상상이 아닌 현실이 될 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com