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태양계 이야기 146 - 화성 까지 가는 길은 험난하다 ?



 이미 이전에도 큐리오시티 (Curiosity) 로버의 RAD (Radiation Assesment Detector ) 의 초기 관측 결과를 포스팅 한적 있지만 ( http://blog.naver.com/jjy0501/100174030574 참조) 큐리오시티 로버의 목표 가운데 하나는 화성 지표의 방사선 레벨을 측정해서 미래 인간의 화성 탐사시에 어느 정도 방사선 방호가 필요할 지 검증하는 것입니다. RAD 의 목표 역시 그것이라고 할 수 있는데 초기 수개월간의 관측 결과는 생각보다 방사선 레벨이 낮아서 다소 희망적인 결과가 도출되었습니다. 하지만 큐리오시티가 화성까지 간 여행을 분석한 연구 내용에 의하면 현재의 추진 시스템으로는 안전한 화성 여행이 다소 위험할 수도 있다는 결론이 나왔습니다.


 지구에서 먼 우주를 탐사할 때 우주인을 위협할 수 있는 방사선에는 두가지 종류가 있습니다. 첫번째는 은하 우주선 Galactic Cosmic Ray (GCR) 으로 먼 우주의 초신성 폭발등이 격렬한 우주 활동으로 생기는 고에너지 방사선입니다. 두번째는 태양 에너지 입자 Solar Energy Particle (SEP) 로 태양에서 생기는 태양 플레어나 코로나 물질 방출 (CME) 로 생기는 고에너지 입자들입니다.


 이런 고에너지 입자들은 물론 지구에도 쏟아지지만 다른 내행성에 비해 강력한 지구의 자기장 및 두터운 대기 층으로 인해서 지표에서는 그 정도가 매우 낮아지기 때문에 지구는 상대적으로 안전하다고 할 수 있습니다. 물론 지표에서도 라돈 같이 눈에 보이지 않는 방사선 동위원소가 폐암등이 원인이 되기는 하지만 아무튼 우주에서 날라오는 방사선에는 꽤 방호를 해준다는 것이죠.



(우주 공간에서 생기는 고에너지 방사선  Credit : NASA/JPL-Caltech/SwRI )  



 이번 발표에서 주목할 만한 점은 화성 지표에서 받는 방사선이 아니라 화성까지 가는 동안 받는 방사선의 레벨을 측정한 결과를 분석한 점에 있습니다. 나사 및 연관 연구 기관들의 과학자들은 큐리오시티 (MSL) 가 화성까지 가는데 걸린 6 개월간 RAD 데이터를 분석한 결과 큐리오시티 로버가 받은 GCR 의 세기는 하루 평균 1.8 mSv 수준으로 꽤 높은 편이었습니다. 이는 ISS (국제 유인 우주 정거장) 에서 받는 방사선의 세기 보다 훨씬 높은 수치입니다. 연구의 리더인 Cary Zeitlin (principal scientist at the Southwest Research Institute (SwRI) in San Antonio ) 는 이것은 전신 CT 스캔을 5-6 일 마다 한번씩 받는 수준이라고 지적했습니다. (이 내용은 2013 년 5월 31일자 Science 에 실렸습니다)    



 (방사선 레벨 비교.    This graphic compares the radiation dose equivalent for several types of experiences, including a calculation for a trip from Earth to Mars based on measurements made by the Radiation Assessment Detector instrument shielded inside NASA's Mars Science Laboratory spacecraft during the flight from Earth to Mars in 2011 and 2012. Image credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI) 



 (실제 RAD 에서 측정된 방사선 레벨, 갑자기 스파이크가 생기는 것은 태양 플레어 (solar flare) 와 연관이 있음  This graphic shows the level of natural radiation detected by the Radiation Assessment Detector shielded inside NASA's Mars Science Laboratory on the trip from Earth to Mars from December 2011 to July 2012. The spikes in radiation levels occurred in February, March and late May of 2012 because of large solar energetic particle events caused by solar activity. Credit : NASA/JPL-Caltech/SwRI )


 현재까지 개발된 우주선들은 SEPs 에 대한 방호력은 높은 편이지만 더 높은 고에너지 입자인 GCRs 에 대한 방호력은 낮은 편입니다. 따라서 이에 대한 추가적인 방사선 방호를 고려하지 않을 수 없을 것이라고 연구자들은 생각하고 있습니다. 이 말은 유인 화성 탐사선이 더 무겁고 커질 수 밖에 없음을 의미하는 이야기죠. 물론 더 빠른 화성 여행이 가능해 진다면 GCR 에 노출되는 기간이 짧아지므로 방사선 피폭량을 줄일 수 있습니다. 두가지 모두다 더 큰 우주선을 의미한다고 할 수 있겠죠. 아무튼 현재의 일반적인 우주선으로는 화성 왕복시 받는 피폭량이 1 Sv 도 넘게 될 우려가 있습니다. 따라서 이에 대한 대비책이 필요합니다.  


 한편 큐리오시티는 이전에 전해드린 것과 같이 화성 표면의 방사선 수준도 계속해서 모니터링 하고 있습니다. 장기간에 걸친 데이터가 나온다면 보다 확실하게 화성 지표의 방사선 수준이 어느 정도 인지 알수 있을 것입니다. 일단 화성에 착륙한 우주인이 방사선에 대한 보호막을 제공하는 우주선 밖으로 나와 우주복만 입고 어느 정도 활동이 가능할 지 역시 중요한 연구 과제라고 하겠습니다.


 결국은 인간이 지구에서 벋어나 다른 행성이나 우주의 먼곳으로 진출하는 것은 필연적이라고 생각됩니다. 당장은 아니라도 미래에는 그렇게 되겠죠. 그러면 아무래도 방사선 피폭 문제가 신경 쓰이지 않을 수 없습니다. 결국은 효과적이면서 가벼운 방사선 방호 시스템을 개발하는 것이 미래 우주 탐사에 핵심적인 연구 과제라고 하겠습니다. 암이 생길 가능성이 높아지는데도 그냥 유인 우주 탐사를 하진 않겠죠.


 (여담이지만 한국 언론들은 기사 제목을 '화성 여행하다가 암 걸린다' 로 제목을 정했는데 (나사 보도자료의 영문 제목은 Data from NASA Rover's Voyage to Mars Aids Planning ) 웬지 이제는 '한국 언론들이니까' 당연하다는 생각이 드는 제목이네요 http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=shm&sid1=105&oid=032&aid=0002344410 )  

    




 참고 


1. Zeitlin, C. et al. (31 May 2013). "Measurements of Energetic Particle Radiation in Transit to Mars on the Mars Science Laboratory". Science 340 (6136): 1080–1084. doi:10.1126/science.1235989. Retrieved 31 May 2013.




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