우주에 관심이 많은 사람이라면 화성과 화성탐사에 대해 한번쯤은 궁금해보았을 것입니다. 저도 그중에 한 명으로써 오래전부터 화성에 관심을 가지고 정보를 찾아보았습니다. 지금까지 화성에는 어떤 탐사가 이루어졌는지와 어떤 탐사로봇들이 활동하고 있는지 알아보겠습니다.
화성
화성은 태양계의 4번째 행성이며, 4개의 지구형 행성 중 하나입니다. 표면의 철의 산화로 붉은색을 띠기 때문에 동양권에서는 불을 뜻하는 화(火)를 써서 화성 또는 형혹성이라 부릅니다. 서양권에서는 로마 신화의 전쟁의 신 마르스의 이름을 따서 Mars라고 부릅니다. 오늘날의 영어에서 3월을 뜻하는 March도 여기에서 유래되었습니다. 지구와의 평균거리는 7,800만 km입니다. 화성의 지름은 지구의 1/2 정도입니다. 자전주기는 24시간 37분 22초로 지구보다 더 깁니다. 화성의 자전 주기와 계절의 변화 주기는 지구와 비슷합니다. 화성에는 태양계에서 가장 높은 산인 올림푸스 화산이 있으며, 역시 태양계에서 가장 큰 계곡인 매리너스 협곡과 극관을 가지고 있습니다. 화성은 밤하늘에서 붉은빛을 띠며 맨눈으로도 쉽게 관측이 됩니다. 겉보기 등급은 1.6~3.0등급이며, 태양, 달, 금성, 목성 다음으로 하늘에서 가장 밝은 태양계의 천체입니다. 1877년 이탈리아의 G.V. 스키아파렐리가 화성의 표면에 '줄'같은 모양이 있음을 발견하여 발표하였습니다. 이탈리아어로 줄을 카날리(canali)라고 하는데, 이것이 영어로 운하(canal)로 오역되어 전 세계에 보도되자 화성표면에 인공적으로 만든 운하가 있다는 생각을 하여 과학계 안팎의 사람들은 화성에 대량이 물이 존재할 것이라고 기대하였습니다. 또 화성의 극지방에서 밝고 어두운 무늬가 주기적으로 변화한다는 사실도 알아냈기 때문입니다. 사람들은 농업을 위한 관개수로가 화성에 있으리라는 기대까지 하였습니다. 이런 기대는 20세기 초중반의 공상과학 작가들의 상상에 영향을 받은 것이 큽니다. 하지만 1950년대 이후의 탐사선에 의한 실제 관측으로 화성운하는 존재하지 않았음이 밝혀졌습니다.
화성탐사
물과 생명체의 발견에 대한 기대로 많은 탐사선들이 미생물을 찾기 위한 센서들을 탑재하여 화성에 보내졌습니다. 화성에서는 많은 양의 얼음이 발견되었고, 생명체가 존재할 액체상태의 물이 낮은 대기압으로 인해 존재할 수 없다는 것도 밝혀졌습니다. 화성의 극관은 물로 구성되어 있어, 이 극관에 존재하는 물은 화성의 표면을 11m의 깊이로 뒤덮기에 충분히 많은 양이 존재합니다. 2016년 나사는 화성 표면 안에 얼음이 존재할 것이라고 새로운 발표를 하였습니다. 처음으로 화성에 보내진 탐사선은 1961년 11월 구소련이 발사했습니다. 하지만 화성까지 가서 소식이 끊어졌고, 1965년 7월 미국이 발사한 매리너 4호가 최초로 근접, 화성표면 사진을 보내왔습니다. 사진에는 운하 대신 지구의 달 표면에서 많이 보이는 크레이터 같은 것이 나타났습니다. 1969년 2월과 3월 매리너 6-7호를 발사하였고, 1971년 11월 매리너 9호에 싣고 간 2대의 카메라로 약 9,000장의 사진을 찍어 지구에 보내왔습니다. 1975년에는 바이킹 1,2호로 화성궤도에 진입하였고, 화성 표면 착륙에도 성공했습니다. 1988년 러시아의 포보스 1,2호는 탐사실패로 끝났습니다. 다만 포보스 2호는 화성 적도 부근의 중요한 사진을 보낸 후 연락이 두절되었습니다. 1996년 마스 글로벌 서베이어호, 1997년 나사의 패스파인더, 2001년 미국의 마스 오디세이를 발사한 후 탐사하였습니다. 2003년 6월 유럽에서 마스 익스프레스를, 2005년에는 나사의 다목적 우주선인 화성 정찰위성, 2008년 나사의 피닉스는 최초로 물을 발견하였습니다. 2013년 나사의 탐사위성 메이븐, 2014년 인도의 망갈리안, 2018년 나사의 인사이트, 2021년 중국 탐사선 톈원이 발사되어 많은 탐사 임무를 수행하고 있습니다.
화성탐사로봇 오퍼튜니티
2003년 나사는 쌍둥이 화성 탐사로봇 스피릿과 오퍼튜니티를 6월과 7월에 발사하였습니다. 안타깝게도 탐사로봇 중 하나인 스피릿은 2010년에 통신두절되었고, 2019년 2월에는 나머지 탐사로봇인 오퍼튜니티의 수명이 다했음을 발표했습니다. 이 쌍둥이 로봇은 예상을 뛰어넘는 기간 동안 많은 활약을 하여 화성에 물과 생명체의 존재 가능성 연구에 중요한 단서를 주었던 탐사로봇입니다. 나사의 네 번째 탐사로버인 큐리오시티는 2011년 11월 26일에 성공적으로 발사되었고, 2012년 8월 6일 화성 적도 아래 분화구 게일크레이터에 착륙했습니다. 화성의 기후가 생명을 유지할 수 있는지를 확인하고, 유인 탐사를 준비하는 데 도움이 되는 관측을 실시했습니다. 그리고 현재 나사에서 보낸 퍼시비어런스 로버가 화성 탐사를 하고 있습니다. 특히 이 탐사로봇은 무인헬기인 '인저뉴어티'라는 드론으로 자율 비행에 성공하여 놀라운 역사를 기록했습니다. 이 드론로봇은 기존 화성탐사선들이 넓은 범위를 관측하지 못하는 점을 해결하기 위함도 있지만 화성에 인류가 거주할 수 있을지 알기 위해서는 이런 비행체가 자유롭게 날아다닐 수 있는 지를 측정해야 한다고 합니다. 자유롭게 날아다니기 위해서는 대기에 공기의 밀도가 중요한데 공기가 희박하면 양력을 받을 수 없으니, 그에 맞게 비행체를 설계해야 합니다. 이렇게 앞으로의 화성 탐사에는 진짜 날개가 달린 드론로봇들이 촬영하는 방식으로 바뀔 것입니다. 2026년에 발사하여 2034년에 토성 타이탄위성을 탐사할 나사의 계획에도 이 드론로봇이 이용될 것으로 보입니다.