록히드 마틴사가 제작 중인 차기 화성 타사선 인사이트 (사진=NASA)
NASA(미항공우주국)의 차기 화성 착륙선이 제작되고 있다. 이 탐사선은 화성의 내부와 수십억 년 전 초기 화성에 어떤 일이 있었는지 탐사하는 임무를 띠고 있다.
차기 화성착륙선은 진동조사와 열 수송을 이용한 화성 내부 탐사라는 의미의 인사이트 미션(InSight mission)으로 이름 지어졌으며 고도의 탐사 목표를 달성할 수 있도록 설계됐다.
◈ 기술적 진화인사이트는 기술적으로 많은 측면에서 2008년 '피닉스' 화성 착륙선과 유사한 임무를 수행하고, 모양이나 기능면에서 많이 닮았다. 피닉스는 화성의 북극 지역에서 얼음과 토양을 조사하는 장비를 장착하고 있었다.
인사이트는 피닉스의 화성 착륙 때처럼 화성대기 진입 후 낙하산을 펴고 스스로 비행하면서 착륙용 다리를 이용해 표면에 사뿐히 내려앉게 된다.
착륙선의 외관은 피닉스와 거의 같지만 동력 전달, 통제, 데이터 처리, 하드웨어 같은 내부 전자 시스템은 업데이트된 것이다.
인사이트에 필요한 항공전자공학은 록히드 마틴사가 제작한 다른 우주선들의 노하우가 적용된다. 대표적인 것으로 NASA가 지난해 발사한 화성 탐사선 메이븐(Maven)과 목성 탐사선 주노(JUNO), 달 탐사선인 그래일(GRAIL) 등이 있다.
역대 화성탐사선들이 착륙한 지점 (사진=NASA)
◈ 두 가지 주요 실험 도구
인사이트의 임무는 2년, 화성 달력으로 1년간 진행된다. 피닉스보다 630일 긴 것이다. 이는 착륙선이 피닉스보다 더욱 다양한 화성의 환경 조건을 견뎌내야 한다는 것을 의미한다.
인사이트는 이전에 없던 새로운 장비를 이용해 또 다른 측면에서 화성을 연구하게 된다.
새 착륙선에 장착되는 주요 장비로 두 가지가 있다. 하나는 화성 내부의 구조를 알아보기 위한 진동 실험 장치로 프랑스 항공국이 제공한다.
다른 한 가지는 열의 흐름과 물리적 특성을 연구하는 장비로 독일 우주국이 제공한다.
미국 제트추진 연구소는 착륙선의 X밴드 라디오 시스템을 이용해 정확한 화성의 자전주기를 측정한다.
스페인 항공우주 센터가 제공하는 바람과 기온 센서와 압력 센서는 착륙 지점의 기상을 관측한다. 화성의 전리층에 의해 발생하는 자기력의 혼란을 측정하기 위해 자기력계도 장착된다.
인사이트 임무를 수행하는데 드는 비용은 2010년 달러 가치 기준으로 4억 2,500만 달러, 한화로 약 4,326억 원이다.
앞으로 남은 일들은 조립, 시험, 발사이다. 오는 11월 초쯤에는 이에 대한 평가 작업이 시작된다. 내년 6월 인사이트 우주선이 주요 테스트를 거친 뒤 내년 12월에서 2016년 3월 사이에 발사된다.
인사이트는 플로리다가 아닌 캘리포니아 밴덴버그 공군기지로 옮겨져 유나이티드 런치 얼라이언스사의 아틀라스 5 로켓에 실려 화성으로 발사된다. 행성 탐사선이 캘리포니아에서 발사되는 것은 이번이 처음이다.
6달 반 동안 비행을 계속한 뒤 2016년 9월 화성 남부 엘리시움 지역에 착륙한다.
최종 착륙 장소는 아직 확정되지 않았으며, NASA의 화성 궤도위성인 리커너전스가 전송하는 고해상도 사진을 분석해 가장 안전한 곳을 찾게 된다.
지난해 8월 연구원들은 착륙 후보지를 22개에서 4개로 압축했다.
일단 인사이트가 화성에 착륙하면 며칠 간 상태를 점검한 뒤 적절한 연구지역을 찾기 위해 주변 지역 사진들을 지구에 전송할 예정이다.
장소가 결정되면 로봇 팔을 이용해 본격적인 관찰과 실험을 하게 된다.
◈ 실험화성 표면에서 첫 번째로 놓이게 되는 실험 장비는 화성 내부의 구조를 알아보기 위한 진동 실험 장치이다.
이를 위해 인사이트는 가급적 평평한 지역을 찾아 이 장치를 화성표면에 내려놓게 되고, 바람이나 기온 등의 화성 환경으로부터 장치를 보호하기 위해 제트추진연구소가 장착한 보호막을 씌우게 된다. 진동 측정 장치는 바람 등의 외부 진동에 민감하기 때문에 이를 제대로 막지 못할 경우 잘못된 측정치를 얻게 된다.
이어 로봇 팔은 열의 흐름과 물리적 특성을 측정하는 HP3를 화성 표면에 내려놓게 된다. 두더지로 불리는 이 장비는 수주일 동안 화성 지표 속 3~5m 깊이까지 파고 들어간다.
지표면 아래서 화성 내부로부터 나오는 열을 모니터한다. 이 장치는 기온센스가 부착된 리본형태의 줄이 달려 있어 깊이의 변화에 따른 땅속의 기온 변화를 측정할 수 있다.
◈ 조사 결과 분석인사이트는 진동과 측지, 기온 등의 중요한 측정 데이트를 토대로 화성에 대한 분석작업을 수행한다. 이는 과학자들이 화성의 핵과 지각, 맨틀 등의 특징을 이해하는데 도움을 준다.
이런 발견들은 화성뿐 아니라 수성과 금성, 지구, 달 등의 지질을 이해하는데도 도움이 된다.