태양계 이야기 917 - 화성 유인 탐사는 4년 이내로 진행해야

 (Radiation could limit crewed Missions to less than four years from launch to return. Credit: NASA)

 현재 나사는 다른 여러 나라의 파트너와 함께 달 재착륙 임무인 아르테미스를 진행하고 있습니다. 이번에는 착륙만 하는 게 아니라 아예 영구적인 달 기지를 건설하는 것이 목표입니다. 하지만 달 유인 탐사는 끝이 아니라 시작입니다. 그 다음 목표가 화성이 될 것이라는 것은 너무나 분명하기 때문입니다. 

 그러나 화성 유인 탐사는 달 유인 탐사와는 비교할 수 없을 정도로 난이도가 높은 과제입니다. 무엇보다 큰 문제는 인체에 큰 해를 줄 수 있는 강력한 방사선의 존재입니다. UCLA가 이끄는 국제 과학자팀 (UCLA, MIT, the Skolkovo Institute of Science and Technology, and GFZ Potsdam)은 화성까지 유인 탐사를 하는 과정에서 치명적인 방사선 노출을 줄일 수 있는 방법을 연구했습니다. 

 연구팀에 따르면 우주 비행사에 치명적인 우주 방사선의 종류는 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 태양 에너지 입자 (Solar Energetic Particles (SEP))는 태양에서 나오는 고에너지 입자로 우주 방사선 가운데는 가볍고 에너지가 낮은 입자이지만 태양 가까에서는 양이 많습니다. 반면 은하 우주선 (Galactic Cosmic Rays (GCR))은 블랙홀이나 초신성, 기타 강력한 에너지 이벤트에 의한 입자로 에너지가 크고 무거운 입자들입니다. 당연히 후자가 더 큰 피해를 입힐 수 있습니다. 

 흥미로운 사실은 태양 에너지 입자와 은하 우주선이 서로 경쟁 관계에 있다는 것입니다. 태양 활동이 활발한 시기에는 태양에서 나오는 에너지가 강해져 은하 우주선의 진입이 줄어들기 때문입니다. 연구팀에 따르면 태양 활동 극대기 후 6-12개월 사이 은하 우주선의 활동이 가장 약해져 심우주 유인 탐사에 좋은 환경을 만듭니다. 

 하지만 기본적으로 지구 대기권과 자기장을 벗어나면 우주 방사선 수준이 높기 때문에 최상의 경우에도 현재 기술 수준에서 4년 이상 여행은 매우 위험합니다. 물론 화성에서 4년을 머문다는 이야기가 아니라 화성에서 지구까지 왕복하는 데 걸린 시간을 모두 포함한 개념입니다. 

 

 아마도 먼 미래에 인류가 태양풍의 보호를 기대하기 어려운 더 먼 심우주로 진출할 경우 고에너지 방사선 차폐 시스템이 필요합니다. 물론 현재 기술로도 두꺼운 차폐막을 만들면 방사선을 막을 수 있지만, 우주선 무게가 감당 못하게 늘어난다는 것이 큰 문제입니다. 결국 우주선의 무게 증가를 최대한 억제하면서 방사선을 효과적으로 차단할 신기술이 필요합니다. 과연 가장 좋은 해결책이 무엇일지 궁금합니다. 

  참고 

https://newatlas.com/space/radiation-could-limit-crewed-mars-missions-four-years/

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2021SW002749