[우주과학] 인류가 화성에 가는데 풀어야할 숙제와 그 해결방법은?

AppleTV+ 의 프로그램인 For All Mankind 는 1969년 미국이 달에 착륙한 대신 러시아가 먼저 달에 착륙한 대안적인 역사를 구상하고 있습니다. 이 프로그램은 냉전시대 미국이 라이벌(소련)의 우주기술을 뛰어넘고자 했던 필사의 노력을 보여주며, 어떻게 비약적으로 우주기술이 발전했는지를 추측하여 보여주고 있습니다.

 

처음 두 시리즈에서 이러한 가속은 달에 대한 완전한 작동 기지, 여성 우주비행사에게 더 많은 기회, 지구가 핵 아마겟돈 위기에 처하게 되는 사건으로 이어집니다. 6월 10일에 첫 방송된 시리즈 3에서 이 프로그램은 더 나아가 1990년대 초까지 인류가 달을 넘어 화성에 도달했을 것을 가정하고 있습니다.

그러나 물론 화성에 유인 임무를 시작하는 것은 지금의 나사(NASA)에게도 충분히 도전적인 과제이며, 과장된 가상의 1990년대 버전은 조금 무시해주시는 것이 극적요소의 재미를 더하는 방법일 것입니다.  Mars: Traveller's Guide(화성:여행자 가이드)와 같은 책의 저자인 천문학자 콜린 스튜어트(Colin Stuart) 는 "가장 큰 문제 중 하나는 거리입니다."라고 말합니다.

 

“3일 간의 달 여행입니다. 그리고 문제는 지구에서 달의 거리가 항상 거의 같기 때문에 항상 3일이라는 것입니다. 지구에서 화성의 거리는 항상 변하는 반면, 우리는 서로 다른 속도로 태양 주위를 돌고 있기 때문입니다. 우리는 때로는 태양의 같은 면에 있고, 때로는 반대 면에 있습니다. 가장 가깝다고 해도 거기에 도달하는데 7개월이 소요되고, 그것을 할 수 있는 기회는 26개월에 1번 입니다.”

NASA 로버가 촬영한 화성 환경은 인간에게 적대적인 장소입니다.

이러한 짧은 발사 기간과 결합된 이 기간은 화성으로 7개월간의 여행을 하고자 하는 모든 우주비행사에게 엄청난 도전을 안겨줍니다. 화성에 반쯤 도착하면 우주선과 지구 사이의 통신은 편도 10분씩 지연됩니다.

스튜어트는 "매우 빠른 응급 상황에서 20분이 삶과 죽음의 차이가 될 수 있습니다."라고 말합니다. 그리고 그때에도 우주 비행사는 완전히 독립적입니다.

“국제 우주 정거장은 400km밖에 떨어져 있지 않습니다.”라고 스튜어트가 덧붙입니다. "그리고 그들은 항상 빈 배를 가지고 있어 무슨 일이 생기면 반나절 만에 탈출하여 지구로 돌아올 수 있습니다. 화성에 반쯤 왔을 때, 당신은 그것을 가지고 있지 않습니다.”

우주 비행사를 방사선으로부터 보호하는 방법에 대한 공학적 문제도 있습니다. 스튜어트는 “태양계는 고에너지 입자로 가득 차 있습니다. “여기 지상에서 우리는 지구의 대기와 지구의 자기장에 의해 그러한 것들로부터 보호됩니다.

"일단 우주에 있으면 그 영역 너머에는 보호 장치가 없습니다. 당신의 몸은 이러한 높은 수준의 방사선에 노출됩니다. 달에 왔다 갔다 하는 데 일주일이 걸리므로 나쁘지 않습니다. 만약 당신이 "다시 500일 동안 우주에 있게 되면, 이 방사선을 능가할 수 있는 옵션이 없습니다. 화성에 단 한번의 여행만으로도 우주 비행사가 평생 노출될 방사선 허용량을 초과할 것 입니다."

 

이를 해결하는 방법은 로켓의 피부에 물을 보호막으로 덮는 것입니다. 또는 우주 비행사 복장을 개조하여 중요한 장기를 특별히 보호합니다. 이러한 여행 문제를 극복하더라도 여전히 붉은 행성에 착륙해야 하는 과제가 있습니다. 스튜어트는 “화성 착륙을 시도한 모든 것 중 약 3분의 1이 실패했습니다.

“물건이 지구에 내려올 때 각도를 제대로 잡으면 지구의 대기를 제동 장치로 사용하여 속도를 늦출 수 있습니다. 화성의 문제는 대기가 너무 얇아서 전혀 가지고 있지 않다는 것입니다. 따라서 속도를 줄여야 합니다. 그렇지 않으면 충돌하게 됩니다. 그리고 그것은 자동차 크기의 로버에게는 충분히 어렵습니다. 그러나 당신은 세계에서 가장 큰 비행기만큼 크고 인간 우주 비행사 팀이 생존하는 데 필요한 모든 것을 완전히 실은 우주선에 대해 이야기하고 있습니다. 화성에 부드럽게 착륙할 수 있도록 속도를 줄이는 것이 사실 가장 중요한 문제입니다.”

 

착륙은 매우 위험하여 종종 7분의 공포라고 합니다. 이는 일반적으로 로버를 화성에 착륙시키는 데 걸리는 시간을 나타냅니다. 그리고 앞서 말한 의사 소통의 지연은 두려움을 가중시킬 뿐입니다.

스튜어트는 "화성에 도착하면 편도 20분 정도 지연이 발생합니다."라고 말합니다. “지구의 임무 관제소에서 화성 대기의 정상에 도달했다는 신호를 받으면 그게 끝입니다. 통신이 다시 설정되면 지상에서 살아 있거나 지상에서 죽은 것입니다.”

For All Mankind 의 우주비행사들이 달에서 했던 것처럼 화성에 기지를 건설하기를 희망한다면 그것은 또한 완전히 새로운 범위의 문제를 제시합니다.

 

스튜어트는 "첫 번째로 처리해야 할 일은 외부를 존중해야 한다는 것입니다." 항상 우주복을 입어야 합니다. 화성의 공기는 매우 희박하여 물의 끓는점은 약 35°C입니다. 당신의 체온은 37°C입니다. 다시 말해서, 당신의 피가 당신의 정맥에서 끓기 시작할 것입니다."

단기 방문의 경우, 우주비행사는 약 30일 동안만 머무를 수 있습니다. 장기적으로 우주비행사들은 방사선으로부터 피난처를 마련해야 할 것입니다.

화성으로 여행하려면 우주선을 타고 오랜 시간이 필요하며 지구에서 멀리 떨어진 곳에서 도움을 받습니다. © AppleTV+

한편, 식량과 보급품은 미래 계획이 필요합니다. “처음에는 귀국을 위해 식량과 로켓 연료를 미리 보내야 합니다. 장기적으로 화성 에서 자라는 것들에 대해 이야기할 수 있을 것입니다.”라고 스튜어트가 말했습니다. “산소 측면에서 좋은 소식은 화성에 물이 많다는 것입니다. 비록 액체는 아니지만 얼음처럼 얼었다.”

 

그러나 나쁜 소식은 이 물을 산소로 바꾸는 것이 화성의 맹렬한 먼지 폭풍으로 인해 복잡해질 수 있다는 것입니다. "화성 표면에 태양광 패널이 있고 이 태양 전지 패널이 완전히 먼지로 덮여 있고 하늘에 너무 많은 먼지가 있어 태양을 가리고 있다면 달릴 때 심각한 문제가 발생합니다. 물에서 산소를 추출하기 위해 태양 전지판의 전기를 사용하여 산소 공급. 이 먼지 폭풍은 한 번에 몇 달 동안 지속될 수 있습니다. 화성은 어둡고 거무스름해질 수 있습니다.”

 

그러나 우주비행사들이 여행과 착륙에서 살아남고 화성의 그들을 죽이려는 모든 시도를 이겨낸다 해도 그들은 극심한 심리적 어려움과 싸워야 합니다. 스튜어트는 "역사상 그런 여행자만큼 고립된 사람은 없을 것"이라고 말했습니다. “달에서도 지구를 볼 수 있습니다. 안심이 됩니다. 화성에 반쯤가면 저 멀리에 있는 한 점에 불과합니다.”

2007년과 2017년 사이에 MARS-500이라는 실험은 우주 비행사 승무원을 520일 동안 함께 가둠으로써 화성 여행의 심리적 조건을 시뮬레이션하려고 했습니다. 승무원들은 비교적 잘 견뎌냈지만 일부는 돌아오는 여정에서 수면과 심리적 문제로 고통을 겪었습니다.

게다가 스튜어트가 지적했듯이 그러한 실험은 현실과 맞지 않습니다. “당신은 당신이 실제로 모스크바에 있다는 것을 알고 있었을 것입니다.”라고 그는 말합니다. "심장마비에 걸리면 누군가가 와서 구해줄 것입니다." 반면 화성에는 외로움과 먼지 외에는 아무것도 없었을 것입니다.