미래를 소재로 한 SF 영화나 만화에서는 달 표면을 분주히 오가며 자원을 채취하는 로봇들이 등장합니다. 비록 현재까지는 지구 이외의 천체에서 자원을 채취하는 로봇은 존재하지 않지만, 가까운 미래에는 가능할지도 모릅니다. 나사가 이를 위한 자원 탐사 미션 Resource Prospector Mission (RPM)을 추진중에 있기 때문이죠.
이 미션은 글자 그대로 자원을 탐사하는 것이 중요한 임무입니다. 하지만 찾는 자원은 금이나 철광석 같은 광물이 아닙니다. 달이든 화성이든 간에 미래 인류이 유인 탐사와 정착에 반드시 필요한 물질인 물을 찾는 것이 이 임무의 가장 중요한 목표입니다.
(자원 탐사 미션의 상상도. 달을 배경으로 한 모습. In this concept image, a resource prospector carrying a RESOLVE payload roves on the lunar surface. Image Credit: NASA)
(동영상)
임무의 목표는 간단합니다. 작은 로버에는 달의 땅을 팔수 있는 드릴이 달려있습니다. 로버는 필요한 자원 (특히 얼음 상태의 물)이 있을 만한 곳을 탐사한 후 직접 땅을 파서 시료를 채취합니다. 그리고 내부에 있는 오븐 같은 장치로 이를 증발시켜 실제 어떤 물질이 존재하는지 분광기를 이용해서 검증하게 됩니다. 나사가 기대하는 물질은 물은 물론이고 수소, 헬륨, 메탄, 암모니아, 일산화탄소 등 다양합니다.
이 장치는 Regolith and Environment Science and Oxygen and Lunar Volatile Extraction (RESOLVE)라고 명명된 시스템으로 달 자원 탐사 미션의 핵심적인 장비입니다. 과거 달에 충돌한 혜성에서 나온 얼음은 달의 토양 표면 아래 잠들어 있을 것입니다. 달 표면은 낮에는 너무 뜨꺼운데다 대기가 없는 만큼 얼음은 바로 증발하게 되어 있습니다. 하지만 표면 아래는 좀 다를 것입니다.
과학자들은 오래 전부터 여기에서 얼음을 채취할 수 있을 것으로 기대하고 있었지만, 현재까지 이를 검증하기는 어려웠습니다. 이제 직접 가서 땅을 파보면 진실이 곧 가려질 것입니다. 수소와 산소 같이 미래 유인 탐사와 달 개척에 필요한 자원을 찾으려는 계획은 In-Situ Resource Utilization (ISRU)라고 불리는 데 그 의미는 현지에서 자원을 조달해서 활용한다는 내용입니다.
물은 마실 수 있는 음용수로도 물론 가치가 있지만, 그보다 더 중요한 것은 산소와 수소로 분리시켜 연료로 사용할 수 있다는 것입니다. 만약 달에서 대량의 물을 채취할 수 있다면 우주 개척에 있어 획기적인 사건이 될 것입니다. 물론 산소는 마실 수 있는 공기도 됩니다.
현재 발사 계획은 2020년 정도입니다. 이를 위해 현재 개발이 한창 진행 중에 있습니다.
(개발 중에 있는 RPM 및 RESOLVE의 프로토타입. RESOLVE, shown during testing on Canada's Artemis Jr. rover, is intended to pave the way toward incorporating the use of space resources into mission architectures. Credit: NASA )
하지만 달이 유일한 목표는 물론 아닙니다. 나사는 Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE)라는 장비를 2020년 도착예정인 마스 2020 로버에 탑재하려 하고 있습니다. 이 장비는 화성 대기 중 이산화탄소를 수집한 후 여기서 산소를 추출하는 목표를 가지고 있습니다. 물론 이는 2030년대 화성 유인 탐사를 위한 준비 작업입니다. 이 역시 ISRU의 사례입니다.
미래 유인 달 및 화성 탐사와 기지 건설에서 필요한 상당부분의 물질을 현지에서 조달할 수 있다면 비용을 절감하는 것은 물론 성공 가능성도 매우 커지게 될 것입니다. 따라서 과거부터 수많은 제안들이 있어왔지만 지금까지 실제로 테스트된 것은 아무것도 없었습니다.
이제 실제로 가능성이 아니라 진짜 가능하지를 검증할 순간이 머지 않은 것 같습니다. 과연 어떤 결과가 나오게 될까요?
참고
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