2016년 3월 14일 러시아의 Proton M 4단 로켓에 실린 유럽 우주국(ESA)의 화성탐사전 ExoMars가 화성을 향해 생명체의 증거를 찾기 위한 항해를 시작했습니다. 약 7개월 후인 10월 16일 화성에 도착한 ExoMars는 대기형성분석궤도선(Trace Gas Orbiter, TGO)와 화성탐사로봇 스키아파렐리(Schiaparelli)로 분리되었습니다.

화성탐사로봇 스키아파렐리는 화성표면을 향하여 약 30초간 역추진 로켓을 분사한 후 최소한의 충격으로 안착하는 것을 목표로 했지만, 착륙과정에서 역추진 로켓에 문제가 생기고 말았습니다. 30초간 분사되어야 할 역추진 로켓은 약 3~4초가량만 분사된 후 작동을 멈추었고 스키아파렐리는 화성 상공 4Km지점에서 표면을 향해 빠른속도로 추락하여 15mX40m의 크레이터를 남기고 폭발하고 말았습니다.

화성의 혹독한 대기 환경을 견디지 못하고 오작동을 일으켜 화성탐사는 비록 실패하였지만 ESA는 이를 긍정적인 계기로 삼아 더욱 연구에 매진하였고, 최근 ExoMars의 대기형성분석궤도선을 이용하여 화성의 대기를 탐사할 준비에 들어갔습니다. 앞으로 13개월 동안 화성 대기를 탐사하기 위해 궤도를 바꾸는 정교한 기동으로 화성 상층 대기권으로 접근할 예정입니다.

ExoMars의 궤도를 조정할 때는 연료 사용 없이 대기의 마찰을 이용한 감속방법인 에어브레이킹(aerobraking) 기술을 사용합니다. 이 기술을 통해 우주선을 대기가 풍부한 궤도에 안착한 후 태양광 패널을 통하여 우주선의 기동을 조정할 수 있는데 200~98000km 정도 되는 타원궤도를 훨씬 낮고 원형 경로에 가까운 400km 궤도로 바꿀 수 있습니다. ExoMars는 에어브레이킹 기술을 사용해 궤도 변경 기동을 할 예정으로 화성탐사를 더욱 적극적으로 진행하게 될 것입니다.

화성의 대기성분은 95%이상이 이산화탄소로 이루어져 있습니다. 그 밖에 수증기, 아세틸렌, 메탄등이 존재하는데 ExoMars는 이 미세성분을 분석할 것이라 합니다.

이 중 메탄은 화산활동으로도 일부 생성되지만 주로 생명체에 의해서 생성되는 기체이기 때문에 가장 중요한 탐사 대상 중 하나인데요, 메탄을 발견한다면 화성 생명체의 존재가능성은 더욱 높아지게 됩니다.

화성의 메탄은 태양의 직접적인 자외선의 의해 분해되기 때문에 수명이 다소 짧고, 대기 중의 다른 기체와 반응하기 쉽습니다. 만약 메탄이 오늘날 발견된다면, 생명체, 또는 고대 물이 고여 있었을 저수지에서 만들어졌을 가능성이 높습니다. 새롭게 업그레이드 된 ExoMars 극히 낮은 농도에서도 메탄과 다른 소량의 가스들도 검출 및 분석 할 수 있도록 개선되었다고 합니다. 또한 지표 사진을 찍어서 대기 속 소량 기체들과의 연관성에 대해서도 조사할 예정이라고 합니다.

한 번의 실패를 겪은 ExoMars, 앞으로 이어질 화성 탐사작전은 과연 어떻게 될까요?

스페이스타임즈 차인경 기자 chacha@sllab.co.kr 차인경 기자의 기사 더보기

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