화성탐사 로버 퍼서비어런스 내달 18일 '공포의 7분' 도전

1천만㎞ 떨어진 곳서 막바지 비행, 시속 2만㎞ 대기권 진입
화성 착륙 성공률 40%…中 톈원-1호 궤도임무 뒤 시도

지난해 7월 말에 발사된 미국의 화성 탐사 로버 '퍼서비어런스'(Perseverance)호가 긴 여정 끝에 내달 중순 화성에 도착해 착륙을 시도한다.

중국의 첫 화성탐사선 '톈원(天問)-1'호도 비슷한 시기에 화성에 도착하지만, 곧바로 착륙하지 않고 몇 개월간 궤도를 돌며 탐사 임무를 수행한 뒤 착륙에 나설 예정이다.

퍼서비어런스호가 톈원-1호보다 일주일가량 늦게 발사됐지만 화성까지의 비행 중 가장 까다롭고 위험도가 높아 과학자들이 '공포의 7분'으로 부르는 화성 대기권 진입·하강·착륙(EDL) 시험대에는 먼저 오르게 되는 것이다.

NASA에 따르면 퍼서비어런스는 4일 현재 화성과 약 1천만㎞ 떨어진 곳에서 시속 8만3천150㎞로 비행 중이다.

정확히 45일 뒤인 내달 18일 오후 3시30분(미국 동부시간)께 시속 2만㎞로 화성 100㎞ 상공에 도착해 대기권 진입을 시작한다.

퍼서비어런스호의 EDL은 대기권 진입 10분 전에 태양광 패널과 연료탱크 등 화성까지 비행에 사용한 장비를 떨궈내고 소형 제어로켓이 달린 캡슐인 '에어로셸'만 남기는 준비작업으로 시작된다.

퍼서비어런스는 에어로셸의 보호각(殼)에 싸여 대기권에 진입하는데, 마찰열로 외부 온도가 1천300도에 달하지만 내부에서는 열방패 효과로 상온을 유지한다.

에어로셸은 대기권 진입 과정에서 등 쪽 보호각의 제어 로켓을 가동해 착륙 목표지인 '예제로 크레이터'로 방향과 각도를 잡고, 대기권 마찰로 속도가 시속 1천600㎞로 줄어든 뒤 착륙 목표지와의 거리를 계산해 초음속 낙하산을 펼치게 된다.

이 낙하산은 지름 21.5ｍ로 대기권 진입 240초 뒤 약 11㎞ 상공에 도달했을 때 전개되는 것으로 계산돼 있다.

낙하산이 펼쳐지고 20초 뒤에는 로버 아래를 덮고 있던 열방패가 떨어져 나간다.

이때 퍼서비어런스는 처음으로 화성 대기에 노출되고, 주요 카메라와 레이더 등을 가동해 주변 지형을 신속하게 탐색하고 미리 탑재된 착륙 목표지역 지도와 비교하며 안전한 착륙지점으로 향하게 된다.

화성은 대기가 옅어 낙하산을 펼쳐도 로버의 하강 속도를 시속 320㎞ 이하로 줄일 수 없는데, 이런 한계를 극복하기 위해 우주비행사들이 우주유영 때 등에 메는 '제트팩'(분사추진기)처럼 로버 위에 하강 장비가 실려있다.

모두 8개의 로켓 엔진으로 구성된 하강 장비는 2천100ｍ 상공에서 등 쪽 보호각과 낙하산을 떼어낸 뒤 지상을 향해 엔진을 가동해 동체의 균형을 잡으며 하강 속도를 시속 2.7㎞까지 줄이게 된다.

착륙 12초 전 20ｍ 상공에 도달하면 길이 6.4ｍ의 나일론 케이블 3줄에 로버를 달아 하강시키는 이른바 '스카이크레인' 기동을 하며, 퍼서비어런스호는 화성 표면에 착륙하자마자 이 케이블을 끊게 된다.

하강 장비는 이후 퍼서비어런스호와 멀리 떨어진 곳에서 자유낙하하게 된다.

이 모든 과정은 NASA를 통해 생중계될 예정이다.

그러나 이때 지구와 화성의 거리는 전파 신호가 도달하는 데 약 10분이 걸려 연착륙이든 경착륙이든 화성에서 실제 일이 벌어지고 10분 뒤에야 알 수 있다.

NASA에서 EDL 시작을 알릴 때 이미 로버는 착륙하고도 3분이 지난 뒤라는 의미다.

현재 화성에서 활동 중인 유일한 로버인 큐리오시티도 지난 2012년 8월에 이런 EDL 과정을 거쳐 착륙에 성공했고, EDL 제어기술도 그때보다 더 정교해졌지만 약 410초간 수백가지의 과정이 톱니바퀴처럼 자동적으로 맞아떨어져야 한다는 점에서 '공포의 7분'은 여전한 것으로 지적되고 있다.

화성 착륙이 쉽지 않다는 점은 인류의 화성 탐사선 중 40%만 착륙에 성공한 통계에서도 알 수 있다.

그럼에도 1997년 '소저너'를 시작으로 스피릿, 오퍼튜니티, 큐리오시티 등을 성공적으로 착륙시킨 NASA는 내달 다섯번 째 로버인 퍼서비어런스호의 착륙 시도를 세계의 이목이 쏠리는 축제로 준비 중이다.

/연합뉴스