[Science &] 별이 된 호킹 지구종말 경고…"인류 희망은 화성"

■ 호킹 "기후변화·소행성 충돌 등으로 지구 위험 직면"…혁신가 일론 머스크도 "화성으로 이주하라, 그리고 정착하라"

지난 14일 세상을 떠난 천재 물리학자 스티븐 호킹 박사는 2010년 이후 지속적으로 인간이 지구를 떠날 준비를 해야 한다고 주장했다. 이유는 하나. 인류 멸종을 피하기 위해서다. 호킹 박사는 소행성 충돌뿐 아니라 인구 폭발, 환경오염, 핵전쟁 등 여러 가지 이유로 머지않은 미래에 지구상 인류가 생존의 위협에 맞닥뜨릴 것이라고 경고했다. 그가 제시한 대안은 바로 화성으로의 이주다. 스티브 잡스 애플 창업자에 이어 전 세계적인 창의의 아이콘으로 부상한 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)도 "인류가 외계로 뻗어나가지 못하면 멸종할 수 있다"는 경고 메시지를 내놨다. 호킹 박사처럼 머스크 CEO가 지구의 대체재로 생각하는 행성은 바로 화성이다. 머스크 CEO는 인간의 화성 이주를 현실로 만들기 위한 첫 번째 조치로 내년 상반기 중 자신이 설립한 발사체 업체 스페이스X를 통해 화성에 탐사선을 보낼 예정이다.

화성 식민지를 만들려는 계획은 비단 머스크 CEO만의 꿈은 아니다. 미국 항공우주국(NASA)은 2010~2035년에 걸쳐 화성에 사람을 보내는 프로젝트를 추진하고 있다. 네덜란드 비영리기구 '마스원'은 2015년부터 화성에 거주할 이주민을 모집하고 있다. 우주탐사를 그린 수많은 공상과학(SF) 영화나 소설도 화성 거주를 이야기한다. 화성에는 이미 여러 탐사선이 착륙해 각종 정보를 지구로 보내왔다. 그렇다면 인류는 왜 화성에 집착하는 것일까. 그리고 화성 식민지는 정말 가능한 것일까.

일단 태양과 너무 가까우면 뜨겁고 또 너무 멀리 떨어져 있으면 온도가 낮아 얼음투성이가 되기 때문에 사람이 거주하기 힘들다. 수성은 태양과 너무 가까워 뜨겁고 물과 공기가 희박하다. 태양에서 날아오는 '태양풍'이 대기를 우주로 날려버렸기 때문이다. 기온은 영하 180도에서 영상 400도까지 오르락내리락한다. 금성은 과거 지구와 환경이 비슷하다고 생각했던 행성이었다. 하지만 이산화탄소가 금성의 대기 대부분을 차지하고 있는데 온실효과로 온도가 450여 도에 달해 태양계 행성 중 가장 뜨겁다. 또 대기압이 지구의 90배에 해당한다. 인간이 금성에 발을 들여놓는 순간 엄청난 압력으로 찌그러져버린다. 목성은 태양계에서 가장 큰 행성이지만 질량이 작다. 기체로 이뤄진 가스형 행성이기 때문이다. 대기권 높이는 5000㎞로 상당히 두꺼워 목성 표면에서는 태양을 비롯한 다른 별과 행성이 보이지 않는다.

이런 면에서 화성은 인류에게 매력적이다. 빛을 내는 항성(태양·별)으로부터 아주 멀지도 않고 그렇다고 아주 가깝지도 않아 생존이 가능하기 때문이다. 과학자들은 이 같은 행성을 '골디락스 행성'으로 부른다. 태양계에서 인간의 거주가 가능한 골디락스 행성은 지구와 화성 단 두 개다.

물론 화성 또한 인간이 살기에 그리 좋은 환경이라고 볼 수는 없다. 기온은 영하 140도까지 떨어지고 기압은 지구의 0.6%에 불과하다. 대기 주성분은 이산화탄소라서 숨을 쉴 수조차 없다. 하지만 인류는 이 정도 환경을 극복할 수 있는 기술을 갖고 있다. 표면이 고체로 이뤄져 있어 건물을 지을 수 있고 보호복을 착용하면 화성 이곳저곳을 둘러볼 수 있다. 토양에는 식물 성장에 필수적인 질소가 풍부하다. 과학자들은 인공으로 화성 토양을 만들어 토마토나 밀 등의 식물을 재배하는 데 성공하기도 했다.

반드시 필요한 '물'도 화성 토양을 가열해 나온 수증기를 냉각시켜 얻을 수 있다. 소금물이 흐르는 증거도 발견된 만큼 여기서 물을 분리해내면 식수로 활용할 수 있다. 물을 전기분해하면 수소와 산소로 나뉘는 만큼 산소도 얻을 수 있다. 화성의 온도가 30도까지 오르기도 하지만 대부분 영하의 기온을 유지한다. 화성에 도착한 인류가 바깥 활동을 하려면 견고하면서도 유연한 우주복이 필요하다. NASA는 2015년 화성에서 입을 수 있는 차세대 우주복 'Z-2' 시제품을 공개했다. Z-2는 우주에서 날아오는 방사선을 안전하게 막아주면서도 자유롭게 움직일 수 있도록 제작됐다.

이처럼 과학기술의 발달에 힘입어 화성에서 인류 생존이 가능하다는 결론을 얻은 후 인류는 1960년대부터 화성에 궤도선과 탐사선을 보내 정보를 수집해 왔다. 옛 소련의 마스1호를 비롯해 미국 매리너4호가 1960년대 화성에 근접해 촬영한 사진을 지구로 보내왔다. 1975년에는 NASA의 바이킹1호가 화성 표면에 착륙한 뒤 1982년까지 사진과 함께 수집한 정보를 지구로 전송했다. 2000년대 들어 NASA 스피릿호와 오퍼튜니티호 등 스스로 움직이며 정보를 수집·분석할 수 있는 탐사 로봇이 연거푸 화성에 착륙했다. 오퍼튜니티호와 2012년 도착한 큐리오시티는 현재도 여전히 화성을 이동하며 연구 활동을 진행하고 있다.

다만 화성에 건물을 건설하기 위해 필요한 구조물이나 재료는 지구에서 이송해야 한다. 이를 위해 필요한 것은 엄청난 양의 화물을 싣고 우주로 날아갈 수 있는 '발사체'다. 스페이스X는 지난 2월 64t 무게의 화물을 싣고 대기권을 통과할 수 있는 '팰컨 헤비' 발사에 성공했다. 하지만 팰컨 헤비를 화성으로 발사한다면 실을 수 있는 화물 중량은 16t으로 쪼그라든다. 이 때문에 스페이스X는 현재 150t의 화물을 화성으로 실어 나를 수 있는 강력한 발사체 'BFR'를 개발하고 있다.

지난 1월 독일항공우주센터는 자체 개발한 인간형 로봇 '롤링 저스틴'이 화성 유인 기지 건설을 위한 훈련을 받고 있다고 밝혔다. 두 팔과 바퀴를 갖고 있는 키 191㎝의 롤링 저스틴은 도구를 다룰 수 있고 완벽하지는 않지만 스스로 건물을 짓는 작업을 수행할 수 있다. 화성에서 필요한 전기는 영화 '마션'에서도 등장하는 태양광 패널을 사용하면 된다. 현재 국제우주정거장(ISS)에는 태양광 패널 4세트가 장착돼 있는데 NASA에 따르면 40가구가 쓸 수 있는 전기를 생산해 낸다.

물론 인류의 화성 이주를 현실로 만들기 위해 해결해야 할 과제도 많다. 임철호 한국항공우주연구원 원장은 "더 많은 연구개발과 투자가 이어진다면 화성 개척이 단순히 SF 영화 속 이야기가 아닌 현실이 될 수 있다"면서도 "화성을 탐사하겠다고 도전장을 내민 기업, 정부가 많지만 쉽지는 않을 것"이라고 말했다. 가장 우려되는 부분은 지구에서 화성까지 가는 동안 사람의 건강에 어떤 일이 발생할지 알 수 없다는 점이다. 현재 발사체·우주선 기술을 기준으로 지구와 화성을 왕복하는 데는 520여 일이 소요된다. 유럽우주기구(ESA), 러시아, 중국이 화성 여행이 인체에 미치는 영향을 파악하기 위해 시작한 프로젝트 '화성 500'에 따르면 우주비행사 6명을 520일 동안 격리한 결과 수면 부족, 불면증 등의 증상이 나타난 것으로 확인됐다. 우주 공간에 오래 있으면 우주 방사선 영향으로 질병에 걸릴 가능성이 높아지고 근육도 퇴화된다. 오랜 기간 우주 여행이 사람 심리에 어떤 영향을 미치는지에 대한 조사도 필요하다.

[원호섭 기자 / 김윤진 기자]

[ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]