한국항공우주연구원

  최근 개봉한 영화 ‘마션(Martian)’으로 화성탐사에 대한 관심이 그 어느 때보다도 뜨겁다. 더욱이 올해는 1965년 마리너 4호가 화성을 탐사하기 시작한 이래 인류가 화성에 관심을 갖고 탐사를 한지 50년이 되는 해이다. 본 考에서는 지난 10월 NASA에서 발간한 ‘Journey to Mars’의 내용을 간략히 소개하고자 한다.
  미국은 2010년 NASA의 각 연구소와 대학, 산업체를 통해 화성에 대한 역량을 결집하기 시작하였다. 이 개척자적 행성탐사 활동을 통해 인류가 갖고 있던 기본적인 질문, i) 화성에 미생물이 존재할까?, ii)인간이 거주할 수 있을 정도로 안전한가? iii)과연 우주와 지구의 생명의 기원 대한 답을 줄 수 있을 것인가? iv) 화성탐사를 통해 지구의 과거와 현재 그리고 미래에 대해 답을 얻을 수 있는가? 이다. 본 보고서를 통해 미국은 기술 발전에 따른 우주탐사와 각 기술에 대한 개념정립, 단계별 개발 그리고 시험, 검증에 대한 여러 의견이 필요한데 NASA의 본 보고서를 발간함으로써 관련 기관 및 기업체로부터 의견과 새로운 아이디어를 얻고자 한다고 밝히고 있다.

  목표: NASA는 인류를 태양계와 화성으로 그 활동영역을 넓히는 것을 목표로 국제적, 상용 파트너들과 화성탐사를 추진하여 우주생물의 발견과 자원을 정의하고, 경제성장과 교육 그리고 우주에서의 위협으로부터 지구를 보호하는 임무 등을 추진하고자 한다. 또한 다음 세대에 보다 나은 미래를 열어주고자 상기의 여러 가치들을 유인 및 무인 화성탐사
에 반영하여 그 목적을 달성하고자 한다. 이미 NASA는 과거 국제 우주정거장 계획을 통해 12개 국제기관들과의 협력경험을 축적해 왔으며 이는 다시 ‘글로벌 탐사 로드맵(GER)’에도 반영되었다. 현재 NASA는 과거 그 어느 때 보다도 인류를 화성에 보내겠다는 원대한 계획에 열의가 높으며 이를 위해 그 역량을 한 데 모으고 있다. 그 과정에서 국제우주정거장(ISS)에서의 경험은 화성탐사의 지렛대로서의 역할을 할 것으로 기대된다. 향후 NASA와 협력 파트너들은 심우주 탐사 운용을 위한 실행과 노력에 집중할 것이다.

  전략적 원칙: ① 단기적으로는 현재의 예산에서 실행을 추진하며 향후 장기적으로 경제성장에 맞춘 예산으로 계획을 추진해 나간다. ② 탐사를 통해 과학을 발전시키며, 과학을 통해 탐사를 추진해 나간다. 즉 태양계 유인탐사를 위해 과학적 전문성을 그 지렛대로 활용한다. ③ 단기적으로는 기술성숙도(TRL)가 높은 기술들을 적용하며 그러는 가운데 미래 임무의 도전을 위한 기술과 역량에 투자한다. ④ 미래 사업기반과 경험을 보다 강화를 위해 미국에 상용비즈니스 기회를 제공한다. ⑤ 세부임무를 지원하기 위해 임무에서 벗어난 독특한 주요 개발을 최소화 하도록 다목적 구조물의 복구 및 우주 인프라를 개발한다. ⑥ 현재의 국제우주정거장의 파트너들과의 경험과 관계를 지렛대로 삼아 향후 실속 있는 새로운 국제협력 및 상용 파트너들과의 상생을 추진하며 탐사를 위한 새로운 벤처기업과의 협력을 구축해 나간다.

  화성탐사를 위한 3단 추진단계: 인류를 화성으로 보내는 데는 많은 어려움과 도전에 봉착하게 되는데 협력파트너들과 이를 잘 해결하기 위해 관련 역량을 키우고 개발을 추진해 나간다.

  1단계(지구궤도권에서의 개발) : 이 단계는 국제우주정거장에서의 기술시험과 우주에서의 인간건강과 관련된 실험 그리고 여러 성능 연구를 추진하는데 이 같은 노력은 심우주 탐사를 가능케 하고 보다 오래기간 임무를 수행할 수 있게 할 것이다.
  - 우주에서의 인간건강 및 행동연구
  - 커뮤니케이션 시스템 선진화
  - 물질(소재)의 인화성 시험
  - 우주유영, 선외활동 운영
  - 화성 임무급의 환경통제(관리) 및 생명유지 시스템
  - 3D 프린터 시험
  - 소재가공 시험
  - 원래장소의 자원(ISRU: in-situ resource utilization)의 활용시연을 위한 소재가공 시험

  2단계(기반확보 및 실험단계:Proving Ground) : 이 단계에서는 심우주 환경에서의 복잡한 운용을 통제하는 것을 배우게 된다. 이는 우주인의 일상생활과 지구로의 귀환을 가능케 하는 것으로 기본적으로는 지구와 달사이의 궤도에서 이뤄질 예정이다. NASA는 이를 통해 인류의 화성탐사에 요구되는 역량을 인정받고(validate) 선진화 하게 된다.
  - 일련의 탐사 임무는 EM-1를 시작으로 이루어져 2018년 SLS와 오리온의 통합 및 시험이 이뤄질 예정임.
  - 2020년 로봇임무를 통해 소행성의 방향을 바꾸고 큰 덩어리의 샘플을 채취하여 이를 검사하고 시험을 하게 된다.
  - 초기 장기체류를 위한 심우주 거주시설을 시험
  - 랑데부와 도킹을 포함한 자동화와 정보기술의 해결방안 연구
  - 소모품의 포장, 감축, 재사용, 재활용, 재공급에 대한 구상(concept)을 연구
  - 지구를 벗어났을 때 요구되는 다른 여타 핵심운용 사항을 연구

  3단계(지구를 벗어난 개발 수행 단계: Earth independent) : 이 단계에서는 화성근접한 곳과 결국에는 화성에서의 유인우주 임무를 가능케 하도록 관련 임무활동과 국제우주정거장을 통해 획득한 경험을 구축하는 단계이다. 이 과정에서 로봇기술과 유인활동을 통한 과학기술의 발전을 가져올 것이며 이 같은 화성에서의 임무는 NASA와 파트너들과의 협력을 통해 이뤄질 예정이다. 이는 곧 화성을 방문하고 화성에서 머무는 인류의 업적으로 남게 될 것이다.
  - 생활하고 일하는 일상적인 활동을 화성에서 수행
  - 연료와 산소, 건축자재를 만들어내고 화성의 자원을 활용하여 경작
  - 데이터 전송시스템의 선진화
NASA는 이상의 단계별 계획으로 화성으로의 탐사계획을 추진중에 있다.

※ 이 글은 아래 자료와 링크의 자료를 참조하여 작성하였습니다.
1. NASA, ‘Journey to Mars’ 2015.10,

2. www.NASA.gov