[아하! 우주] ‘인류 최초’ 화성 헬리콥터, 12일 날아오른다

[서울신문 나우뉴스]

인저뉴어티의 날개 회전 시험. 2021년 4월 8일 NASA의 화성 탐사로버 퍼서비어런스의 마스트캠-Z로 촬영했다.(출처=NASA/JPL-Caltech/ASU)

인류 최초의 화성 헬리콥터가 역사적인 이륙을 위해 카운트다운에 들어갔다.

무게 1.8㎏의 소형 헬기 인저뉴어티가 화성 현지 시각으로 11일 낮 12시 30분 최초로 예제로 크레이터 위 화성 상공을 40초 동안 동력 비행으로 하늘로 날아갈 예정이다. 지구에선 미국 시각(이하 동부 기준) 11일 오후 10시 54분, 한국 시각 12일 오전 11시 54분이다.

이 첫 비행은 117년 전 라이트 형제가 지구상에서 처음으로 비행한 것보다 약 4배 더 체공시간이 길다. 미국항공우주국(NASA)은 비행 성공의 염원을 담아 1903년 인류 역사상 최초로 동력 비행에 성공한 라이트 형제 플라이어 1호기의 한 조각을 인저뉴어티에 부착했다. 하지만 비행 성공 여부는 바로 알 수가 없다. 인저뉴어티가 비행 정보를 정리해 지구로 보내는 데 시간이 걸리기 때문이다. 첫 번째 비행 데이터는 4월 12일(미국동부 서머타임) 오전 3시 30분(0830 GMT)에 지구로 전송된다.

NASA의 화성 헬기 인저뉴어티의 비행 개념도.(출처= NASA/JPL-Caltech)​

비행 계획에는 화성 헬기가 고도 3m 상공을 정지비행하며 고화질 지평선 비디오 및 엔지니어링 데이터와 함께 아래의 지형에 대한 흑백 데이터를 수집한다. 비행은 또한 인저뉴어티의 이륙 지점에서 약 60m 떨어진 곳에 주차된 퍼서비어런스의 감시 카메라로 기록된다.

인저뉴어티 운영 책임자인 팀 캔햄은 9일 NASA 제트추진연구소(JPL)에서 열린 기자회견에서 “우리 팀은 그 순간에 대비하기 위해 최선의 노력을 하고 있으며, 첫 번째 비행 데이터를 받아볼 때 그것은 참으로 놀라운 순간이 될 것”이라면서 “우리는 적어도 1890년 로버트 크로미의 ‘우주로 뛰어들다’(A Plunge Into Space)에서 화성 비행선이 화성의 엷은 대기권에 떠오르는 모습을 묘사했을 때부터 화성 비행을 상상해왔다”고 벅찬 감회를 드러냈다.

티슈통 크기 만한 인저뉴어티는 위아래로 비행하는 간단한 기동을 할 뿐, 어려운 시험 비행은 계획하고 있지 않다. 화성 대기의 밀도는 지구의 1%에 불과하므로 헬리콥터는 지구에서 비행할 때보다 더 많은 양력을 만들어내야 한다. 따라서 탄소섬유로 만들어진 4개의 날개가 분당 2,400회 회전하도록 설계됐다. 이는 보통 헬리콥터보다 약 8배 빠른 속도다.

인저뉴어티는 또한 지구상의 컨트롤러가 비행 현장에서 너무 멀리 떨어져 있기에 실시간으로 조종할 수가 없다. 지구와 화성 간에는 전파가 가는 데만도 10분 정도 걸리기 때문이다. 그래서 NASA는 로버를 통해 미리 입력해둔 비행 소프트웨어로 인저뉴어티를 조종하여 비행과 이착륙을 시키는 자율비행을 수행한다.

어려움은 또 있다. 밤에 섭씨 영하 90도까지 떨어지는 화성의 혹한에서 살아남아야 하며, 태양으로부터 계속 재충전하는 문제이다. 여기까지 도달하기 위해 제작 비용 2,400만 달러(약 270억 원)를 투입, 모든 기술력을 집약했으며, 수년간의 다양한 테스트를 거친 끝에 인저뉴어티를 제작했다.

인저뉴어티의 첫 비행의 성공에 가장 큰 변수는 화성 현지의 날씨다. NASA는 화성에서 초속 12ｍ의 강풍이 불 가능성이 있다며 비행에 미칠 영향에 촉각을 곤두세우고 있다.

​"헬리콥터가 공중에서 조망하는 시야를 보여주는 흑백 이미지가 가장 흥미진진할 것"이라고 밝히는 JPL의 미미 아웅 인저뉴어티 프로젝트 매니저는 브리핑에서 "이미지는 우리에게 영감을 줄 것"이라고 덧붙였다.

인저뉴어티의 흑백 하향 카메라는 초당 약 30회 이미지를 촬영하며 화성 지표의 특징을 추적할 수 있다. 이러한 이미지들이 지구로 전송되면 지상의 컨트롤러는 이미지의 흐름을 보고 인저뉴어티의 속도와 방향을 추정할 수 있다.

인저뉴어티의 시험 비행 구역.(출처= NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)

NASA의 장기적인 비전은 드론을 사용하여 로버의 탐사 경로를 보다 효율적으로 설계할 뿐만 아니라, 현재 로버가 접근할 수 없는 지역을 탐사하고 사막과 같은 화성에서 잠재적인 거주 가능 지역을 찾아내는 것이다.

​태양열로 구동되는 인저뉴어티는 30솔(sol/화성일. 대략 31지구일)을 첫 번째 비행에 할애한다. 헬기가 첫 비행에서 살아남는다면 두 번째 측면 이동 비행을 시도하기 전 휴식을 취하고 데이터를 전송한다. 후속 비행은 3-4솔마다 시행된다. 다섯 번째 비행은 높이 솟구치는 원거리 비행에 도전한다. 아웅 팀장은 “이는 미탐사 지역으로 진입하는 것으로, 그만큼 안전 착륙의 가능성이 낮아질 것”이라고 밝혔다.

인저뉴어티가 모든 난관을 극복하고 첫 비행에 성공한다면 우주개척사에 한 획을 긋는 쾌거로, 인류가 지구 외 행성에서 처음으로 동력 비행에 성공하는 기록을 세우게 된다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

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