△ 주제 다가서기
지난 3월 6일 미국 화성 탐사 로버 ‘퍼서비어런스’가 화성에서의 첫 시험주행을 마치고 미국항공우주국(NASA) 누리집에 성공 순간을 사진으로 올렸다. 화성 탐사에 나선 나라는 미국 외에도 유럽우주국, 러시아, 중국, 인도, 일본, 아랍에미리트 등 점점 그 수가 늘어나며 경쟁이 가열되고 있다. 인류는 왜 화성 이주를 꿈꿀까? 화성에서의 삶은 가능한 것일까? 꿈을 현실로 바꾸기 위하여 어떤 노력을 해야 할까? 이번 호에서는 인류의 우주 탐사 노력과 더불어 화성 탐사의 역사를 살펴보고자 한다.
△ 신문 읽기
<읽기자료1> 화성 이주 꿈 향한 인류의 도전 ‘왜?’
1. 화성 탐사의 역사
인류는 1960년대 화성 탐사선을 처음 발사한 뒤 60여 년 동안 화성 도전의 역사를 써내려왔다.
1964년 11월 미국의 매리너 4호가 화성 근처에서 사진을 찍은 뒤 각국 탐사선이 화성으로 날아간 것만 50차례가 된다. 화성 탐사선을 발사한 나라는 미국과 유럽우주국(ESA), 러시아(옛소련), 중국, 인도, 일본, 아랍에미리트(UAE) 등 일곱 나라다. 가장 앞선 나라는 역시 미국이다. 1997년 인류 첫 탐사 로버 ‘소저너’를 시작으로 스피릿.오퍼튜니티(2004년), 큐리오시티(2012년)에 이어 5번째다. 현재 인도 망갈리안 등 8대가 수만km 고도의 화성 궤도를 돌고 있다.
톈원 1호(탐사선을 포함한 전체 무게 5000kg)는 5~6월 중 화성에 착륙해 3개월 동안 표면 탐사에 나서 이곳의 토양 성분과 얼음 분포 등을 조사한다.
아말은 화성을 공전하며 대기 측정과 화성 표면 관측 임무를 수행한다.
이런 가운데 NASA는 2030년대에 화성 유인 탐사를 계획 중이다. 일론 머스크는 더 의욕적이다. 그가 이끄는 우주 기업 스페이스 X는 2050년까지 100만 명을 화성에 보낼 계획이다. 운송 수단은 탑승 인원 100명의 대형 우주선 ‘스타십’. 앞서 머스크는 지난해 2026년까지 인간을 화성에 착륙시킬 것이라고 밝힌 바 있다.
2. 왜 화성 탐사하나?
화성(지름 6792km)은 태양으로부터 네 번째 행성이다. 지구처럼 자전축이 기울어져 있고 대기도 있어 계절이 존재한다. 전체의 95%가 이산화탄소로 가득하고, 산소는 대기의 0.1%에 불과하다. 따라서 인간이 맨몸으로 노출되면 5분도 살 수 없다. 지구와 달리 자기장이 없어 태양이 뿜어내는 우주 방사선에 그대로 노출된다. 이 방사선은 생명체의 세포나 유전물질을 공격한다. ‘죽음의 행성’에 인류가 주목하는 이유는 하나다. 인류가 멸종에 처할 경우 식민지로 개척할 수 있는 지구와 가까운 행성이기 때문이다.
3. 화성에서의 삶은 가능할까?
화성에 살기 위한 인류의 연구와 도전은 몇 가지로 나뉜다. 첫 번째는 사람에게 해로운 우주 방사선을 피할 장소를 찾는 것. 과학자들은 용암동굴이 대안이 될 수 있다고 믿는다. 화성 남반구의 ‘헬라스 분지’는 약 7152m 깊이로, 화성의 다른 지역보다 방사선 노출을 80% 이상 막아줄 것으로 보고 있다. 두 번째는 지구의 대기를 대체할 신소재 개발이다.
화성은 대기압이 지구의 0.6%에 머물러 액체 상태의 물이 대기에 드러나면 바로 증발해 버린다. 하지만 지하는 다르다. NASA가 탐사하는 지역의 경우 지하에 많은 양의 얼음이 있을 것으로 여겨진다. 퍼서비어런스가 착륙한 지점 역시 ‘예제로 분화구(크레이터)’이다. NASA는 화성 북반구의 ‘아르카디아’ 평원도 눈여겨보고 있다. 지표면 30cm 아래에 얼음이 있는 면적이 넓기 때문이다.
한편 퍼서비어런스가 모은 흙과 암석 샘플은 2026년 발사할 탐사선(지구 귀환 궤도선)이 2031년 지구로 가져올 계획이다. 이를 통해 화성 기지 개척 연구는 물론, 인류 거주에 이상적인 지역을 찾는다. /출처: 2021-03-09 소년한국일보
<읽기자료2>
화성은 이주하기에 매력적인 공간이다. 화성은 태양계 내에서 여러 가지 측면에서 우리와 비슷한 조건을 갖춘 곳이다. 화성의 크기는 지구의 절반 정도이며, 대기가 존재하기 때문에 바람이 불고, 계절 변화도 있다. 최근 소금물이 흘렀던 흔적도 발견됐다. 화성탐사로봇 큐리오시티(Curiosity)가 촬영한 화성사진은 지구의 그랜드캐니언이라고 해도 믿을 만큼 지구와 흡사하다. 하지만 화성은 달처럼 쉽게 갈 수 있는 곳이 아니다. 달에 가는 데 2~3일 정도가 걸린다면, 화성은 약 9개월이 걸린다. 한 달 정도 머무르고 돌아오면 총 520일 정도가 소요된다. 자외선 과다노출과 골다공증과 같은 문제들도 여전히 해결과제다. 그래도 다른 행성에 비해 매력적인 조건 때문에 1952년부터 화성 탐사에 대한 계획이 있었고 많은 탐사선이 화성으로 향했다. /출처: PD저널
<읽기자료3>
주브린 박사는 인류가 화성에 가야 할 이유로 △과학△도전△미래 등 3가지를 꼽았다. 우선 과학적인 이유로는 초기 지구에서 생명이 등장한 현상이 화성에서도 발생했는지를 확인해야 한다는 것이다. 생명 기원의 비밀을 확인할 수 있다는 의미다.
도전이라는 이유에 대해선 1960년대 ‘아폴로 키즈’의 사례를 언급했다. 그는 “미국에서는 1960년대 아폴로 시대 동안 과학자가 2배로 늘었다. 나 역시 그런 사람 중 한 명”이라며 “이들이 실리콘밸리를 세웠다. 과학자, 엔지니어, 발명가들이 사회의 부와 힘을 기르는 데 기반을 제공했다”고 말했다. 그는 “인간 거점이 화성에 생긴다면 화성에서 새로운 인간 문명이 탄생할 수 있다”면서 미래적 이유를 설명했다.
그는 한국이 세계적인 화성 탐사 경쟁에서도 충분히 경쟁력을 갖추고 있다고 강조했다. 주브린 박사는 “한국의 앞선 원전산업을 바탕으로 우주에서 핵에너지를 공급하는 반응로를 개발할 수도 있을 것”이라며 “이는 화성 탐사 계획에서 에너지를 제공할 수 있는 매우 핵심적이고 중요한 부분”이라고 말했다.
그러면서 그는 한국에서도 우주 인재를 키워야한다고 강조했다. 그는 “한국의 기성 세대가 똑똑한 한국 젊은이들에게 ‘우주 탐사가 하고 싶으면 미국에 가야 한다’고 말하기를 원하지는 않을 것”이라며 “인재들이 한국 우주 분야에서 일하고 연구하게 만드는 것이 첫 단계”라고 강조했다. /출처: 2021-03-10 매일경제
<읽기자료4>
지난달 우리나라에서 인공위성기술을 배운 아랍에미리트(UAE)의 화성탐사선 ‘아말’이 화성 궤도 진입에 성공했다. 곧바로 중국 화성탐사선 ‘톈원1호’도 세계에서 여섯 번째로 화성 궤도 진입에 성공한 국가로 이름을 올렸다. 미국 항공우주국(NASA)도 화성 탐사로버 ‘퍼서비어런스’를 화성 표면에 착륙시켜 토양시료를 지구로 가져온다는 야심 찬 계획을 진행하고 있다.
이처럼 최근 우주를 무대로 한 전 세계적 경쟁이 치열해지고 있다. 미국과 러시아는 지난 1960년대부터 우주 개발에 착수했으며, 이후 유럽 일본 중국 인도 등 후발주자도 막대한 예산을 투입하면서 자체적인 우주기술을 확보한 상태다.
그렇다면 우리나라의 우주 개발을 어떨까? 국내 인공위성기술은 선진국과 어깨를 나란히 할 정도로 발전했지만 발사체 분야에서는 아직 부족한 상태다. 올해 말 발사를 목표로 한국형 발사체 ‘누리호’의 개발이 기대되는 이유다. 하지만 약 2300억원의 예산이 투입되는 국내 달 탐사사업은 정치 논리에 매몰되면서 연기를 거듭하고 있다. 실제 지난 10년간 수립됐던 한국형 달 탐사 계획은 4차례나 변경됐다. 애초 일선 연구 현장에서는 2023년 달 궤도선, 2025년 달 탐사선 발사를 제안했지만 박근혜 정부에서는 달 궤도선 2017년, 달 착륙선 2020년으로 무리한 변경을 시도하기도 했다. 핵심 기술도 확보되지 않은 상황에서 정치적 목적으로 발사 목표 연도부터 정해놓고 연구 개발을 밀어붙이다 보니 문제가 생겼다는게 전문가들의 지적이다.
지난해 9월에는 올 12월 예정이던 달 궤도선 발사를 19개월 연장해 2022년 7월로 발사하기로 재조정했다. 탑재체 등을 포함한 로켓 총중량을 애초 계획에 맞출 수 없다는 기술적 한계 때문이다.
현재 한국형발사체 개발은 정부출연연구기관인 한국항공우주연구원을 중심으로 진행되고 있다. 한국형 발사체의 전신인 나로호 역시 대한항공과 한화, 두원중공업 등 150여개 민간기업이 참여하기는 했지만 항우연이 개발과 발사 운영을 총괄했다. 이처럼 연구부터 개발까지 정부 중심으로 돌아가는 시스템이 민간업체들이 중심이 되는 우주산업체 생태계에는 부정적이라는 지적이 나온다.
국내에서 민간 중심의 우주산업 생태계를 조성하기 위해서는 중소 벤처기업들의 참여도 중요하지만 탄탄한 자금력과 연구개발인력을 갖춘 대기업의 참여가 필수다. /출처: 2021-03-10 헤럴드경제
△ 생각 열기
1. <읽기자료1> 을 읽고 화성을 탐사하기 위해 노력해 온 나라들을 찾아보시오.
2. <읽기자료1> 과 <읽기자료2> 를 읽고 화성을 ‘죽음의 행성’이라고 부르는 이유를 대기 환경과 관련하여 정리해 보시오.
3. <읽기자료1> 과 <읽기자료2> 를 읽고 인류가 화성을 식민지로 개척하려는 이유는 무엇인지 정리해 보시오.
4. 화성에서 살기 위해 인류가 해결해야 할 과제는 무엇인지 정리해 보시오.
5. <읽기자료3> 에서 주브린 박사가 인류가 화성에 가야 할 이유로 꼽은 과학, 도전, 미래 3가지 관점에서 각각 정리해 보시오.
6. <읽기자료3> 과 <읽기자료4> 를 읽고 우리나라의 우주 산업개발의 문제점과, 노력할 점에 대해 각각 정리해 보시오.
(1) 문제점
(2) 노력할 점
△ 생각 키우기
※ 아래 화성에 대해 정리한 내용을 읽고 다음 논점에 대해 토론해 보시오.
‘인류는 지구 외에 화성과 같은 다른 주거지를 마련해야 한다’에 대해 찬성과 반대의 입장으로 나누어 토론하여 보자.
(1) 찬성 측 입장:
(2) 반대 측 입장:
△ 화성
화성의 테라포밍(영어: Terraforming of Mars)또는 화성 개조는 화성을 테라포밍 작업을 통해 환경을 지구와 유사하게 만들고 사람이 살 수 있게 하는 작업을 말한다. 화성은 행성 중 지구에서 2 번째로 가깝고, 과거 지구와 유사한 환경이었을 것으로 추정되며, 지금도 유사한 점이 상대적으로 많기 때문에 환경을 바꾸기에 적합하다고 하여, 관련 분야에서 가장 많이 거론되고 있는 행성이다.
미래에는 인구 증가와 자원의 고갈로 새로운 인간의 주거 환경이 요구된다. 이에 달이나 화성 같은 가까운 행성들이 가장 적합하다고 생각된다. 다양한 방면에서 화성은 태양계에서 지구와 가장 비슷한 행성이라 평가받는다. 과거에 더욱 지구와 비슷했다는 증거들도 많이 있으나 현재는 물과 대기가 고갈된 상태이다.
<문제점>
지구와 가장 비슷한 행성이라곤 하지만 여러 가지 문제들이 있다.
<낮은 중력>
화성의 중력은 지구의 38%밖에 안 된다. 이는 인간의 건강에 영향을 미칠 수 있다. 또한 대기도 지구만큼 강하지 않다.
<대기>
지구와 목성은 두꺼운 대기를 보존할 수 있는 장점이 있지만 화성은 그렇지 못해 주기적으로 대기 구성에 필요한 기체들을 공급해줘야 하거나 혹은 뚜껑이 필요하다. 그러나 태양계에는 화성에 공기를 공급할 정도의 공기가 없어, 뚜껑 또한 태양열과 태양빛을 막아 화성이 더 추워질 수 있다.
<우주 환경>
화성은 자기장이 희박하다. 이는 태양계에서 오는 각종 유해 물질을 막기 힘들다는 것을 의미한다. 화성 생성 초기에 얇은 대기 때문에 소실되었다고 짐작된다.
<장점>
해결해야 할 많은 문제가 있지만 장점도 있다. 우선 화성은 태양계에서 테라포밍 하기에 가장 적합한 행성으로 평가되며 극관에는 많은 물이 고체 상태로 존재한다. 이 얼음이 녹으면 11m 깊이의 바다를 생성할 수 있다. 이 얼음은 드라이아이스도 포함하는데, 이를 녹이면 일종의 대기를 생성하는데 도움이 된다. 실제로 여름에는 이산화탄소가 구름을 생성하기도 한다. /출처: 위키백과
△ 신문 스크랩하는 하는 방법
① 신문에서 기사를 고릅니다. 그런 다음 제목과 선택 이유를 적어 봅시다.
② 핵심어 및 핵심문장을 표시하며 적극적으로 읽어 봅시다.
③ 스케치북, 가위와 풀, 색 사인펜, 볼펜을 가지고 스크랩 활동을 해 봅시다.
④ 신문 기사의 내용을 한 문장으로 요약해 봅시다.
⑤ 모르는 말이나 새로운 용어를 사전에서 찾아 정리해 봅시다. 여기서 나만의 단어사전을 만들어보면 더욱 좋습니다.
⑥ 기사에 대한 나의 생각을 자유롭게 작성해 봅시다. 글로 작성할 수도 있지만 전체적인 공간 배치를 확인하고 적절한 이미지를 그려 넣어도 좋습니다.
⑦ 친구 혹은 가족들에게 나의 생각을 나눠 봅시다.
/제작=이정운 순창 중앙초 교사