혜성 에 로봇 착륙 시킨 아코 마조 , 有人 우주여행 을 말 하 다 인간 에게 수명 이 있 듯이 별 에 도 수명 이 있 다 . 지구 ( 地球 ) 도 마찬가지 다 . 언젠간 지구 의 수명 이 끝난다 . 그래서 인터 스텔라 ( interstellar · 다른 별로 가 는 여행 ) 는 인류 의 오래 된 꿈 이 었 다 . 우주 어디 엔가 지구 와 비슷 한 환경 을 가진 별 이 있 을지 도 모른다 . 그렇 다면 지구 의 수명 이 다 할 때 쯤 새 별로 이주 할 수 도 있 을 것 이 다 . 하지만 인터 스텔라 는 결코 간단 하 지 않 다 . 인류사 에서 지구 가 아닌 다른 천체 에 발 을 디딘 사람 은 1969 년 부터 1972 년 사이 미국 항공우주국 ( NASA ) 의 아폴로 ( Apollo ) 탐사선 을 타 고 달 에 갔 던 12 명 뿐 이 다 . 달 이 아닌 천체 로 가 는 유인 ( 有人 ) 우주선 은 아직 시도 된 적 도 없 다 . 인류 는 과연 언제 쯤 인터 스텔라 에 성공 할 수 있 을까 . 이 를 위해 어떤 문제 들 을 풀어내 야 할까 . 그 답 을 듣 기 위해 ' 금세기 ( 今世 紀 ) 의 가장 어려운 우주 비행 ' 으로 꼽혔 던 유럽 우주국 ( ESA ) 의 ' 로제타 ( Rosetta ) 미션 ' 을 성공 시킨 안드레아 아코 마조 ( Accomazzo · 45 · 사진 ) ESA 우주 비행 책임자 를 지난 16 일 독일 다름슈타트 유럽 우주 조종 센터 ( ESOC ) 에서 만났 다 . 2004 년 발사 된 로제타 는 10 년 동안 64 억 ㎞ 를 날아가 지난해 11 월 13 일 혜성 ( 彗星 ) ' 67 P / 추류 모 프 - 게라 시멘 코 ' 에 탐사 로봇 ' 필레 ( Philae ) ' 를 착륙 시켰 다 . 초속 18 ㎞ 의 속도 로 날아가 는 직경 4 ㎞ 의 혜성 을 우주 공간 에서 찾아가 , 로봇 까지 착륙 시킨 로제타 미션 을 두 고 과학자 들 은 " 눈 을 가린 채 말 을 타 고 달리 면서 총 을 쏴서 날아가 는 또 다른 총알 을 맞춘 일 " 이라고 비유 했 다 . 저명 과학 학술지 ' 네이처 ' 는 아코 마조 를 ' 2014 년 최고 의 과학 인물 ' 로 꼽 았 다 . ▲ / 그래픽 = 김현국 기자 태양계 와 외계 행성 비 행법 은 다르 다 ' 혜성 추적자 ( Comet Chaser ) ' 라는 별명 을 갖 게 된 아코 마조 는 " 화성 같 은 태양계 행성 으로 가 는 유인 우주 비행 은 20 ~ 30 년 이 면 가능 하 지만 , 태양계 바깥 의 ' 외계 행성 ( 外界 行星 ) ' 으로 가 는 것 은 근본 적 으로 다른 개념 " 이라고 구분 했 다 . 그 는 현재 2018 년 발사 되 는 ESA 의 화성 탐사선 ' 엑소 마스 ( ExoMars ) ' 미션 을 준비 하 고 있 다 . 엑소 마스 는 ' 화성 에 과연 생명체 가 존재 하 는가 ' 라는 인류 의 오랜 궁금증 에 대한 명확 한 답 을 줄 것 으로 기대 를 모은다 . 화성 은 태양계 에서 지구 이외 에 생명체 가 존재 할 수 있 는 유일 한 행성 이 다 . 태양계 에서 행성 표면 에 물 이 액체 상태 로 존재 할 수 있 는 지역 을 ' 생명 생존 가능 영역 ( 해 비터 블 존 · Habitable zone ) ' 이 라고 한다 . 해 비터 블 존 보다 태양 에 더 가까우 면 뜨거운 태양열 로 물 이 증발 하 고 , 더 멀 면 물 이 얼어붙 는다 . 태양계 에서 는 지구 와 화성 만 이 해 비터 블 존 에 있 다 . 아코 마조 는 " 화성 에서 생명체 가 살 수 있 다면 , 인류 의 첫 식민지 별 이 될 것 " 이 라며 " 지금 까지 화성 을 향했 던 40 여 대 의 탐사선 은 화성 의 대기 나 토양 성분 일부 만 을 분석 하 는 데 그쳤 기 때문 에 생명체 가 살 수 있 는지 , 나아가 실제로 살 고 있 는지 명확 하 게 알 수 없 었 다 " 고 밝혔 다 . 엑소 마스 는 2018 년 화성 에 궤도 선 을 보내 는 1 단계 미션 과 , 2020 년 착륙 선 을 화성 에 내려보내 토양 샘플 을 채취 한 뒤 지구 로 되돌아오 는 2 단계 미션 이 있 다 . 궤도 선 은 화성 의 대기 에 있 는 메탄 등 의 가스 를 포집 해 그것 이 생명체 가 내뿜 은 것 인지 를 정밀 하 게 분석 한다 . 착륙 선 은 화성 표면 으로 착륙 하 는 과정 에서 공기 를 채취 하 고 , 탐사 로봇 은 착륙 한 뒤 화성 표면 의 광물 조성 과 물 의 흔적 , 유기물 존재 여부 를 분석 한다 . 아코 마조 는 " 이전 에 가장 정밀 한 조사 를 했 던 NASA 의 탐사 로봇 ' 큐리 오 시티 ( Curiosity ) ' 는 불과 5 ㎝ 만 굴착 해 사실상 껍데기 만 살폈 던 것 " 이 라며 " 엑소 마스 의 탐사 로봇 ' 브라이언 ( Bryan ) ' 은 화성 표면 을 2 m 이상 파 고 시료 를 채취 할 수 있 어 사실상 화성 의 모든 것 을 파악 할 수 있 다 " 고 강조 했 다 . 엑소 마스 는 로제타 가 목성 근처 의 67 P 혜성 에 접근 했 던 우주 비행 법인 ' 호만 궤도 ( Hohmann orbit ) ' 를 사용 해 화성 에 간다 . 호만 궤도 를 이용 하 면 , 태양계 의 어떤 행성 이 든 갈 수 있 다 . 1925 년 독일 건축가 호만 이 제안 한 호만 궤도 는 지구 가 태양 주위 를 도 는 공전 ( 公轉 ) 의 힘 을 이용 하 는 비행 경로 로 로켓 의 속도 를 높이 는 방법 이 다 . ▲ 2011 년 미국 플로리다 케이프 커내버럴 공군 기지 에서 미 항공우주국 ( NASA ) 의 화성 탐사 로봇 ‘ 큐리 오 시티 ( Curios ity ) ’ 가 ‘ 아틀라스 V ’ 로켓 에 실려 발사 되 고 있 다 . / NASA 제공 지구 에서 탐사선 을 우주 로 쏘 면 , 200 ~ 300 ㎞ 상공 에서 우주 로 나가 려는 힘 과 지구 의 중력 이 당기 는 힘 이 균형 을 이루 며 탐사선 이 지구 궤도 를 돌 기 시작 한다 . 탐사선 은 지구 궤도 를 도 는 동시 에 , 지구 와 함께 초속 30 ㎞ 로 태양 주위 를 돈다 . 아코 마조 는 " 이때 가 고자 하 는 방향 으로 초속 3 ㎞ 정도 만 탐사선 의 로켓 을 추진 해 방향 을 바꾸 면 , 로켓 은 지구 궤도 를 이탈 해 초속 33 ㎞ 로 우주 비행 을 시작 한다 " 고 말 했 다 . 탐사선 은 지구 가 태양 을 중심 으로 도 는 원 모양 의 궤도 보다 조금 더 큰 원 궤도 를 도 는 형태 로 지구 에서 멀 어 진다 . 하지만 호만 궤도 만 으로 는 우주여행 이 완성 되 지 않 는다 . 지구 상 에서 아무리 공 을 멀리 던지 더라도 공 이 지구 의 중력 에 이끌려 포물선 을 그리 며 땅 에 떨어지 는 것 처럼 , 우주 로 발사 된 탐사선 도 지구 의 중력 권 에서 완전히 벗어나 지 않 는 한 다시 지구 중력 의 영향 을 받 는다 . 지구 에서 멀 어 지 다가 도 , 다시 지구 의 중력 에 이끌려 원 이나 타원 궤도 를 그리 며 지구 에 가까워 지 는 것 이 다 . 이 를 극복 하 고 더 멀리 날아가 기 위해서 사용 하 는 방법 이 ' 플라이 바이 ( Fly - by · 중력 도우미 ) ' 다 . 플라이 바이 는 지구 궤도 에서 이탈 한 탐사선 이 멀리 날아간 뒤 지구 의 중력 에 이끌려 다시 가까워 지 려고 하 는 시점 에 , 탐사선 의 로켓 을 분사 해 다시 바깥쪽 으로 더 큰 원 을 새로 그리 게 하 는 방법 이 다 . 이 과정 을 몇 차례 반복 하 면 탐사선 은 애초 지구 궤도 에서 태양 주위 를 돌 때 보다 훨씬 더 큰 원 궤도 를 그리 며 지구 와 멀 어 진다 . 탐사선 의 궤도 는 태양 을 중심 으로 점차 커지 면서 , 지구 중력 의 영향력 에서 완전히 벗어나 화성 이나 목성 등 다른 행성 의 중력 에 끌려가 는 순간 이 온다 . 이때 지구 궤도 를 벗어난 것 처럼 로켓 을 다시 분사 해 그 행성 이 태양 을 도 는 궤도 보다 더 큰 원 궤도 를 그리 도록 한다 . 이 방식 으로 여러 행성 의 중력 을 활용 해 애초 목표 로 삼 은 지점 에 다가가 는 것 이 다 . 아코 마조 는 " 로제타 는 목성 근처 에 있 는 67 P 혜성 까지 가 는 동안 태양 을 중심 으로 조금 씩 더 커지 는 7 개 의 원 을 그렸 다 " 면서 " 처음 로제타 를 발사 할 때 부터 , 어느 시점 에 어느 각도 와 세기 로 로켓 을 분사 해야 방향 을 바꾸 고 원 을 그리 면서 10 년 뒤 에 67 P 와 나란히 날 게 되 는지 계산 이 돼 있 었 다 " 고 말 했 다 . 지름길 찾 아야 인터 스텔라 가능 왜 곧바로 다른 별로 직선 으로 날아가 지 않 고 이렇게 번거로운 방법 을 이용 하 는 것 일까 . 아코 마조 는 " 현재 의 로켓 은 지구 궤도 까지 만 탐사선 을 올려 줄 수 있 고 이후 는 탐사선 자체 의 연료 를 써야 한다 " 면서 " 우주 공간 에서 탐사선 이 각 행성 이나 소행성 , 혜성 등 의 중력 을 뚫 고 직선 으로 가 려면 엄청난 양 의 연료 를 싣 고 가 야 하 는 데 그러 면 로켓 과 탐사선 이 무거워져서 지 구 밖 으로 나갈 수 도 없 다 " 고 설명 했 다 . 로켓 의 연비 ( 燃比 ) 때문 이 라는 것 이 다 . 연비 를 높이 기 위해 사용 하 는 비행방식 때문 에 날아가 는 거리 와 시간 이 늘어나 면서 , 유인 우주 비행 은 더 어려워진다 . 호만 궤도 를 이용 하 면 금성 까지 는 약 146 일 , 화성 까지 는 220 일 , 목성 까지 는 2 . 7 년 이 걸린다 . 지구 와 화성 은 가까울 때 는 7000 만 ㎞ 정도 거리 다 . 하지만 계속 원 궤도 를 그리 며 날아가 는 호만 궤도 로 는 화성 까지 가 는 데 4 억 ㎞ 를 날 아야 한다 . 행성 의 공전 궤도 가 각기 다르 기 때문 에 , 가장 가까운 거리 에서 출발 하 더라도 돌아오 려면 다시 가까워 지 는 시점 을 기다려야 한다 . 가장 빨리 화성 을 갔 다 온다고 가정 할 때 545 일 이나 걸린다 . 아코 마조 는 " 화성 탐사 에서 가장 긍정 적 인 요소 는 화성 의 중력 이 지구 의 38 % 에 불과 하 다는 것 " 이 라며 " 지구 에서 몸무게 가 60 ㎏ 인 사람 은 화성 에서 는 몸무게 가 22 . 8 ㎏ 이 되 고 탐사선 과 화물 의 무게 도 가벼워진다 " 고 설명 했 다 . 지구 에서 쏘 아 올린 로켓 보다 훨씬 작 은 로켓 만 있 어도 , 지구 로 돌아올 수 있 다는 뜻 이 다 . 우주인 을 태운 탐사선 이 역 분사 를 통해 화성 표면 에 내리 는 과정 에서 도 중력 이 약하 기 때문 에 많 은 연료 가 필요 없 다 . 문제 는 이런 방법 이 태양계 내 에서 만 가능 하 다는 것 이 다 . 태양계 를 벗어나 기 위해서 는 완전히 다른 로켓 과 새로운 경로 가 필요 하 다 . 태양계 에서 가장 가까운 항성 계 는 빛 의 속도 ( 초속 30 만 ㎞) 로 4 . 37 년 을 달려야 하 는 ' 알파 센 타우리 ( α Centauri ) ' 다 . 지금 의 로켓 기술 로 는 가 는 데 만 7 만 5000 년 이 걸린다 . 과학자 들 역시 이 를 잘 알 고 있 기 때문 에 지름길 을 찾 기 위해 애쓰 고 있 다 . 영화 인터 스텔라 에서 ' 웜홀 ( worm hole ) ' ' 블랙홀 ( black hole ) ' 등 의 개념 을 도입 해 우주여행 을 시도 한 이유 이 기 도 하 다 . 중력 이 엄청나 빛 도 빠져 나오 지 못하 는 존재 인 블랙홀 두 개 가 연결 된 웜홀 을 이용 해 전혀 다른 세계 로 순식간 에 이동 할 수 있 다는 것 이 인터 스텔라 의 자문 을 맡 은 킵 손 캘리포니아 공과 대 교수 의 구상 이 다 . 하지만 킵 손 교수 는 " 자연 적 으로 웜홀 이 생길 확률 은 없 고 , 초 고도 ( 超 高度 ) 문명 이 인공 적 으로 만들 수 는 있 겠 지만 그건 수만 년 후 에 나 가능 할 일 " 이라고 말 했 다 . ▲ 자료 : ESA · 마스 원 , 그래픽 = 김현국 기자 영화 속 웜홀 , 아직 확인 할 방법 없 어 일부 물리학자 들 은 아예 시공간 을 인공 적 으로 비틀 어 두 지점 의 거리 를 단축 시켜 빛 보다 빠르 게 이동하 는 ' 워프 ( Warp ) ' 를 거론 하 지만 아직 수학 적 으로 도 입증 되 지 않 은 상태 다 . 아인슈타인 의 상대 성 이론 에 등장 하 는 시간 개념 역시 우주여행 에서 는 매력 적 인 존재 다 . 상대 성 이론 에 따르 면 빛 의 속도 에 가깝 게 날수록 시간 이 천천히 흐른다 . 굳이 지름길 을 만들 지 않 더라도 빨리 나 는 탐사선 을 만들 면 , 늙 지 않 고 오랜 시간 여행 이 가능 하 다는 것 이 다 . 아코 마조 는 " 영화 에 등장 하 는 웜홀 이나 상대 성 이론 의 개념 은 불 확실 성 이 너무 크 고 , 이 를 확인 할 방법 도 아직 없 다 " 면서 " 설사 웜홀 이 있 다고 해도 인간 이 그 안 에 뛰어들 어 시험 해 볼 수 있 느냐 는 완전히 다른 문제 " 라고 말 했 다 . NASA 는 2035 ~ 2040 년 을 목표 로 거대 로켓 을 만드 는 ' 오리온 계획 ' 을 추진 하 고 있 다 . 1 단 로켓 만 해도 54 m 로 자유 의 여신상 ( 46 m ) 보다 더 큰 오리온 로켓 을 발사 해 화성 에 인류 를 실 어 나르 겠 다는 것 이 다 . 탐사선 에 원자력 엔진 을 다 는 방안 도 연구 중 이 다 . 아코 마조 는 " 현재 는 대부분 의 로켓 이 강한 추력 을 낼 수 있 는 화학 연료 를 쓰 고 있 지만 , 더 긴 여행 을 위해서 는 우주 공간 에서 지속 적 으로 얻 을 수 있 는 에너지 를 활용 해야 한다 " 며 " 태양 에너지 를 이용 해 전기 를 만드 는 추진 방식 이 사용 돼야 할 것 " 이라고 말 했 다 . 인터 스텔라 를 위해서 탑승 한 우주인 들 이 ' 동면 ( 冬眠 ) ' 을 하 는 방법 에 대한 연구 도 진행 중 이 다 . 우주여행 을 하 는 동안 잠 을 자 면서 최소한 의 생체 기능 만 유지 하 면 , 식량 과 에너지 소비 를 줄일 수 있 기 때문 이 다 . 장기간 의 무료 함 을 달랠 수 있 을 뿐 더러 , 싣 고 갈 짐 역시 줄어든다 . 우주 인 뿐 아니 라 로제타 등 장기간 날아가 는 무인 탐사선 자체 도 동면 을 통해 에너지 를 아낀다 . 로제타 는 2011 년 6 월 동면 에 들어갔 다 . 동면 기간 에 는 모든 장치 가 작동 을 멈췄 고 관성 의 힘 으로 궤도 를 나 는 ' 스핀 모드 ( Spin mode ) ' 로 비행 했 다 . 물론 태양 전 지판 은 계속 태양광 에 노출 돼 전기 는 공급 되 고 있 었 다 . 아코 마조 는 " 사전 에 입력 된 프로그램 대로 동면 에 들어간 지 31 개월 뒤 인 2014 년 1 월 정확히 다시 깨어나 로켓 분사 를 통해 67 P 혜성 쪽 으로 방향 을 전환 했 다 " 고 설명 했 다 . NASA 는 1990 년 대 부터 우주인 을 우주 비행 중 에 동면 에 들 게 하 는 방법 을 연구 해 왔 지만 , 장기간 동면 하 면 신체 기능 이 저하 돼 회복 되 지 않 는 등 의 문제 로 난항 을 겪 고 있 다 . 아코 마조 는 " 뚜렷 한 길 이 보이 지 않 는다고 해서 인터 스텔라 가 불 가능 하 다고 포기 한다면 , 인류 는 결코 우주 로 나갈 수 없 다 " 면서 " 언젠가 는 획기 적 인 돌파구 가 분명히 나타날 것 " 이라고 말 했 다 . ☞ 항성 ( 恒星 · fixed star ) 태양 처럼 내부 에서 수소 가 결합 해 헬륨 이 되 는 ' 핵융합 ' 반응 을 통해 스스로 빛 을 내 는 고온 의 천체 ( 天體 ) . 하늘 에서 움직이 지 않 는 것 처럼 보인다고 해서 항성 이 라고 한다 . ☞ 행성 ( 行星 · planet ) 지구 처럼 스스로 빛 을 내 지 못하 며 항성 의 중력 에 이끌려 주위 를 도 는 천체 . 항성 과 그 주위 를 도 는 행성 의 집단 을 ' 항성 계 ' 라고 하 며 , 지구 가 속해 있 는 항성 계 는 ' 태양계 ' 다 . 태양계 에 는 지구 를 포함 해 모두 8 개 의 행성 이 있 다 . 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