일론머스크의 화성식민지
우주선을 타고서 화성 여행을 한다면 가는 데만 7개월 이상이 걸린다고한다. 화성식민지! 예전엔 공상과학 영화에서나 상상만 가능했던 화성이나 달나라에 사는 상상이 2024년엔 정말 현실로 이루어질날이 곧 다가올것같다는 생각이 든다. 나만 그런가? ^^
일론머스크는 인류가 다행성종을 만들어야하며 2026년까지 화성으로 이주하는것을 목표로 잡았다. 첫번째로 선택된 화성! 왜 화성이 선택되었을까? 생명체가 존재할 수 있는 행성의 조건에는 태양과의 거리가 생명체가 살수 있을 정도의 거리인지가 중요, 물이 있는지, 공기는? 이런면에서 화성은 지구 특징과 매우 유사하다. 표면에 물이 흐른 흔적, 사계절 ,하루 24.5시간, 태양에너지가 닿는 범위에 속해있고, 대기가 존재하므로 식물을 키울수 있다.
일론 머스크가 개발하고 있는 화성 왕복 우주선의 이름은 스타쉽(starship)이다. 화성에 100만명을 이주시키겠다는 일론머스크는 10년 동안 해마다 100개의 스타쉽을 만들어 모두 1,000개가 완성되면 화성에 100만 명을 이주시킨다는 계획이다.
화성은
자기장이 약해 태양풍에 의해 대기가 쓸려나가 대기의 밀도가 매우 옅다. 화성 대기는 대부분 이산화탄소로 구성되어 있고 사람이 숨 쉬는 데 절대적으로 필요한 산소의 농도는 0.2%에 불과하다. 지구 대기의 산소 농도는 21%다. 그러므로 인간이 화성에 간다면 달에 간 우주인들처럼 우주복을 입고 산소통과 산소마스크를 쓰고 돌아다녀야 할 것이다. 또한 화성의 중력은 지구의 1/3에 불과한 것도 문제를 일으킨다. 인간의 몸은 지구의 중력에 적응하도록 만들어져 있는데, 중력이 작으면 뼈와 근육이 약해져 건강상 문제가 발생할 수 있을 것이다. 특히 화성에 쏟아지는 우주 방사선은 지구의 50배, 초기 건설되는 화성 기지는 작고 실내 대기를 인공적으로 지구와 비슷하게 유지해야 하므로 창문없이 만들어야 할 것이다.
화성은 태양계에서 지구 다음으로 생명체가 살고 있을 가능성이 있다지만 평균 기온은 영하 63도에 불과하고 대기의 96%를 이산화탄소가 차지한다. 대기압은 지구의 1%에 불과하다. 쉽게 말해 춥고 해로운 가스로 가득 차 있어 숨쉬기조차 어려운 생활 환경이란 뜻이다. 매일 먼 우주에서 지구의 자연 상태에서 맞는 방사선량의 4배에 이르는 방사선이 쏟아진다. 화성 중력은 지구의 38% 수준으로 이곳에서 오래 머물다가는 골밀도 감소와 근육 손실은 예견된 결말이다. 이 모든 악조건을 갖춘 화성을 인간이 살 수 있도록 지구의 환경과 비슷한 행성으로 바꿔놓을 수 있을까.
Terraforming
과학자들은 오랫동안 화성을 인간이 살 수 있는 환경으로 바꾸는 ‘테라포밍(Terraforming·지구화)’ 기술을 연구해왔다. 가령 극한의 추위는 대형 반사경을 설치해 해결할 수 있다. 미국 애리조나대 연구팀은 화성 궤도에 너비 150m의 반사경 300개를 이어 붙여 띄운 뒤 화성 표면으로 태양광을 반사하면 1km에 이르는 지역에 햇빛을 집중적으로 쪼일 수 있고, 이를 통해 표면 온도를 20도까지 끌어올릴 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 최근에는 지름 250km, 무게 20만t(톤)의 초대형 궤도 반사경을 설치해 대기 온도를 높이자는 아이디어도 나왔다.
식량문제 해결은?
태양광을 이용한 수경재배, 물과 수용성 영양분이 담긴 특정한 배양액 속에서 식물을 키우는 방법이다.
MOXIE
MIT 연구진이 미국 항공우주청(NASA)과 협력해 개발한 MOXIE는 이산화탄소를 흡수해 산소를 추출하는 장치다. 2020년 발사된 화성 탐사 로버 퍼서비어런스에 실려 화성에서 산소 생성이 가능한지 실험했다. 처음으로 외계 행성에서 현지 자원을 활용해 필요한 자원을 만드는 시도를 한다는 점에서 주목된다.
MOXIE는 화성 대기의 96%를 차지하는 이산화탄소를 흡수, 필터에서 불순물을 걸러낸 후 압축한다. 이어 이산화탄소를 고체산화물전해조라는 장비로 가열해 일산화탄소와 산소로 분리한다. 산소 이온은 세라믹 멤브레인을 거쳐 산소가 되고, 일산화탄소는 별도의 통로를 따라 배출되는 방식이다. 이렇게 만들어진 산소를 활용, 화성에서 로켓을 발사할 때 추진제 등으로 활용하고 나아가 우주인이 호흡하는 환경까지 만들 수 있을지 연구하는 것이 목표다. 이는 유인 화성 유인 탐사, 나아가 화성 기지 건설 등에 필수적이다. 미국 항공우주청(NASA)은 4명의 우주비행사를 태운 로켓을 화성에서 발사하려면 약 25톤의 산소가 필요할 것으로 추산한다.
MOXIE는 2021년 4월 첫 실험에서 약 5.4g의 산소를 생산한 것을 시작으로, 지난해 말까지 총 7번에 걸쳐 여러 조건에서 산소를 만들었다. 연구진은 화성의 계절 변화에 맞춰 낮과 밤 시간에 각각 산소 생성 실험을 진행, 매번 목표한대로 시간당 6g 정도의 산소를 안정적으로 생산했다고 밝혔다. 이는 지구의 보통 나무가 생산하는 산소의 양과 비슷하며, 우주인 한 명이 10분 간 활동하는데 필요하다. 화성의 봄에 대기 농도가 가장 짙어지고 이산화탄소도 가장 많아지므로 산소생산용량을 그떄 높일 계획이다. 얼마나 많이 만들수 있는지가 핵심이겠다.