[Sci&Tech] ‘화성에서 평생 살기’ 실현 가능할까?
[Sci&Tech] ‘화성에서 평생 살기’ 실현 가능할까?
  • 한승은 기자
  • 승인 2020.05.29 11:39
  • 댓글 0
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-일론 머스크와 스페이스X의 꿈, 화성 이주 프로젝트
-일론 머스크의 야심찬 계획 “2050년까지 100만 명 보낼 것” 
-화성 ‘테라포밍’은 어떻게? 
-재사용 가능한 ‘스타십 우주선’ 
*사진 출처=클립아트코리아
*사진 출처=클립아트코리아

일론 머스크와 스페이스X의 꿈, 화성 이주 프로젝트 
영화 <마션>(2015)은 미국항공우주국(NASA)의 ‘2030년 화성 유인 착륙 계획’이 실현된 이후의 상황을 배경으로 한다. 연구자는 주거 겸 기지가 세워져 있는 화성에서 우주복을 입고 이동하거나 식물을 재배하는 등 화성 탐사 및 연구를 이어 나간다. 

그런데 단순히 화성 탐사에 그치지 않고, 더 나아가 아예 화성에서 평생 사는 것을 계획하는 사람이 있다. 그는 바로 전기차 제조업체 테슬라 모터스의 최고경영자(CEO)이자, 민간 우주 탐사기업 스페이스X의 창립자 일론 머스크다. 그는 30년 후인 2050년까지 화성으로 100만 명의 사람들을 보낼 수 있을 것이라 자신하고 있다. 멀게만 느껴지는 ‘화성 이주 계획’은 과연 실현될 수 있을까? 

-이 기사는 <나침반> 5월호 'Sci&Tech'에 6p분량으로 실린 내용의 일부입니다. 
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인류의 두 가지 미래 ‘멸종’ 혹은 ‘다행성종’ 
머스크는 화성에 가야 할 이유를 인류의 멸종에서 찾았다. 인류는 지금 두 가지 선택지를 가졌다. 하나는 영원히 지구에 머물러 그대로 멸종하는 것, 다른 하나는 우주 여러 행성에서 번성하며 ‘다행성종’이 되는 것이다. 이 중 머스크가 생각하는 옳은 방법은 후자다. 그리고 태양계 행성 중 인류가 거주할 수 있는 첫 후보를 화성이라고 생각한 것이다. 

화성의 하루는 24.5시간으로, 인류가 자립해 지속가능한 문명을 만들어 가는 데 훨씬 유리한 조건이 갖춰져 있었다. 특히 화성은 기온은 좀 낮지만 태양 에너지가 나름 닿는 곳으로 이산화탄소를 중심으로 질소나 아르곤 등 여러 미량 원소가 포함된 대기가 화성에 존재하기 때문에 대기를 압축하는 것만으로 식물을 키울 수 있어 인간의 생존 환경에 다른 어떤 곳보다 유리하다고 판단했다. 

그는 달로도 이주가 가능하지만 인류가 번영하기 힘들다고 생각했다. 달은 다른 태양계 행성보다 훨씬 작으며 대기가 없고 화성처럼 자원이 풍부하지도 않기 때문이다. 가까운 금성은 지구의 90배에 달하는 기압, 섭씨 450도가 넘는 지표면의 뜨거운 온도, 이산화탄소와 황산으로 가득 찬 독성 대기 때문에 사람이 살 수 없다. 

화성탐사는 민간인인 일론 머스크만 계획하고 있는 일이 아니다. 미국 트럼프 대통령도 화성 탐사를 목표로 달 유인탐사를 재개하는 행정지침에 서명했으며, 아랍에미리트도 2117년까지 화성에 인구 60만 명의 도시를 세운다는 계획을 발표한 바 있다. 

일론 머스크의 야심찬 계획 “2050년까지 100만 명 보낼 것” 

*전기차 제조업체 테슬라 모터스의 최고경영자(CEO)이자, 민간 우주 탐사기업 스페이스X의 창립자 일론 머스크 [사진 출처=finance.yahoo.com]

2002년 그가 만든 민간 우주 기업인 스페이스X는 화성 도시 건설을 위한 디딤돌이다. NASA는 2030년 화성 유인비행을 목표로 삼고 있지만, 스페이스X는 2024년 화성에 도시 건설을 위해 사람을 보낼 계획을 하고 있다. 

화성까지 가는 비용을 1인당 10~20만 달러로 설정하고, 화성 도시의 실현에 필요한 인원은 100만 명이라고 가정한다. 이 100만 명이 지속가능한 문명을 구축하는데 걸리는 시간은 대략 40~100년이다. 여기서 현재 개발 중인 ‘스타십(StarShip)’ 우주선에 1대당 100명씩 탑승시켜 한 번에 10만 명씩 운송할 수 있다는 것이다. 

지구와 화성은 대략 26개월 주기로 가까워진다. 그렇기 때문에 스타십의 우주 비행이 시작될 예정인 2021년부터 2050년 사이에 13차례나 화성으로 향할 수 있다. 네티즌들이 “2050년까지 화성으로 100만 명을 보낼 수 있나?”라고 묻자 머스크는 “그렇다”라고 답했다. 

영국의 유명 과학 작가이자 우주생물학자인 루이스 다트넬(Lewis Dartnell)은 “최초의 유인 화성 착륙은 20년 이내에 성사될 것으로 보이지만, 많은 사람이 자급자족하는 마을에서 살기 위해 화성으로 이주하는 것은 아마도 50~100년 정도 더 걸릴 것”이라고 예상했다. 

화성 ‘테라포밍’은 어떻게? 

*<마션>의 주인공 와트니가 온실을 만든 후 화성의 흙, 배설물 등을 이용해 감자를 키우고 있다. [사진 출처=scmp.com]

테라포밍은 지구 이외의 행성이나 위성을 가공해 인간이 살 수 있는 환경을 조성하는 것으로, 최종적으로 인류를 해당 행성에 이주시키는 계획이다. 학계에서는 화성과 금성, 목성의 위성인 유로파 등을 유력한 테라포밍 후보로 언급해왔다. 화성은 이 중 대표적인 후보 행성으로 꼽히며, 미국의 천문학자인 칼 세이건, NASA 연구원인 제임스 오벅 등도 화성 테라포밍을 집중적으로 주장해왔다. 

머스크는 화성을 인간이 살 수 있는 행성으로 만드는 방법에는 빠른 것과 느린 것이 있다고 말했다. 빠른 것은 화성에 핵폭탄을 터뜨려 이산화탄소를 한꺼번에 방출시키는 것이다. 화성의 극지방에 핵폭탄을 터뜨린 뒤 지표의 기온을 끌어 올려 온난화를 유발하는 것이다. 

온난화가 진행되면 화성의 얼음층이 녹으면서 얼음 안에 갇혀 있던 이산화탄소가 대기 중으로 방출되고, 이를 통해 영하 60℃에 달하는 화성 평균 기온을 인간이 살 수 있는 수준까지 끌어올릴 수 있다. 느린 것은 펌프 등을 설치해 화성의 이산화탄소를 대기로 방출시키는 것이라고 주장했다. 

이산화탄소를 활용한 화성 테라포밍은 1970년대부터 제기돼 온 가장 전통적인 방식이다. 그리고 일론 머스크는 이를 더 빨리 진행할 수 있는 방법을 제안했다. 그렇지만 NASA는 “화성은 적정 수준까지 온도를 높일 만큼 충분한 이산화탄소를 보유하지 못했다는 결론에 도달했다”라고 밝혔다. 

화성 관찰 위성을 통해 탄소를 함유한 광물 매장량 및 화성 남극의 얼음을 분석한 결과, 화성에는 상당한 온실가스를 제공할 만큼 충분한 이산화탄소가 없어서 현재의 기술로는 화성을 테라포밍할 수 없다는 것이다. 또한 화성의 환경을 생명 유지 장치 없이 탐사할 수 있는 곳으로 바꾸는 것도 현재의 기술 수준을 벗어나는 일이라고 설명했다. 

재사용 가능한 ‘스타십 우주선’ 

*화성 지표면에 스타십 우주선이 자리 잡은 ‘스페이스X 시티’ 상상도 [사진 출처=spacex.com] 

‘화성행’ 로켓은 아무 때나 발사할 수 없다. 높은 비용 때문이다. 따라서 주최 측과 지원자 모두가 지불할 수 있는 수준으로 비용이 낮아져야 한다. 그러기 위해서는 지구와 화성이 가장 가까워지는 주기인 26개월에 맞춰야 하고, 우주선과 부스터 모두 재사용이 가능하도록 만들어야 한다. 

스타십 우주선은 로켓과 우주선이 결합된 형태다. 앞으로 개발될 ‘슈퍼 헤비 부스터(Super heavy Booster)’의 상단에 장착돼 발사한 뒤에 달이나 화성까지 갈 수 있으며, 개발이 완료되면 한번에 100명, 또는 150t의 화물을 우주로 보내는 것이 목표다. 스타십과 슈퍼헤비 부스터를 합치면 무게와 추력이 인류 역사상 최대의 로켓이었던 새턴V를 능가하게 된다. 

우주 과학자들은 인류를 화성에 보내는 것까지는 기술적으로 가능하다고 한다. 화성까지 사람과 화물을 실어 보낼 초대형 로켓을 만들어 쏘아 올리면 된다. 지난 2월 스페이스X는 로켓엔진 27개가 달린 ‘팔콘헤비’를 쏘아올린 바 있다. 최대 64t의 화물을 실을 수 있는 강력한 로켓이었다. 또한 이 로켓도 다시 사용할 수 있는 것이어서 발사 비용까지 크게 줄일 수 있다. 

스타십은 2021년부터 본격적인 상업 우주비행에 나설 계획이다. 초기 임무는 지구 저궤도에 화물을 운송하는 데 그치겠지만, 2023년에는 일본인 사업가 마에자와 유사쿠 일행을 태우고 달 선회 여행을 시도할 예정이다.

스페이스X의 다음 목표는 진짜 100명의 사람을 화성까지 실어 보낸다는 빅팔콘 로켓(BFR, Big Falcon Rocket)을 만드는 것이다. BFR은 길이는 100m에 총 37개의 엔진으로 150t 이상의 화물을 쏘아 올리는 것이 목표다. 스페이스X는 내년 BFR 시험발사를 거쳐 2022년 화성에 무인 화물 우주선들을 보내고, 2024년 최종 목표인 유인 우주선까지 보내겠다는 계획을 세우고 있다. 

“우주선 탑승 비용 최저 1억까지 떨어질 수도” 

*스타십 우주선 [사진 출처=techcrunch.com]

머스크는 화성행 우주선 탑승 하루 비용이 최저 1억원 미만까지 떨어질 수 있을 것으로 예상했다. 그는 스타십 연료비용 90만 달러 (10억 4,000만 원)에 운영비용까지 고려하면 1회 발사비용은 약 200만 달러(23억 1,300만 원) 수준으로 본다. 

일본 주력 발사체 H-IIA 로켓이 1회 발사에 약 100억 엔(1,058억 원) 정도 드는 점을 고려할 때, 스타십의 비용은 기존 로켓보다 훨씬 저렴한 편이다. 그는 트위터에서, 화성으로 이주하는 하루 비용이 50만 달러(5억 6,200만 원) 미만이 되고, 여행객 규모에 따라 10만 달러(1억 1240만 원) 밑으로 떨어질 수도 있을 것으로 자신한다. 

최근 테슬라의 시가총액이 1,000억 달러를 돌파하면서 일론 머스크는 인센티브로 수천억 원을 받게 될 전망이다. 그는 그 돈을 “이주 희망자들에게 제공할 대출 자금으로 비축하고 있다”라면서 “화성으로 가려는 사람들에게 도움을 주는 것은 내가 지구에 자산을 축적하는 이유다”라고 말했다. 

한 번 화성으로 떠나면 다시 못 돌아올 확률 커 

*2014년 9월, SpaceX가 발사한 화물 우주선 ‘드래곤’의 화물 캡
슐이 국제우주정거장(ISS)을 향해 이동하고 있는 모습. 이 캡슐은 이후 다른 보급 우주선에서 재사용됐다. [사진 출처=indianexpress.com]

일론 머스크는 첫 화성 이주의 대열에 자신도 포함된다고 말했다. 그는 “매우 힘들고, 죽을 가능성이 크다. 성공적으로 착륙하더라도 화성 기지를 건설하기 위해 쉬지 않고 일해야 한다.”라고 말했다. 또한 “지구로 돌아오는 티켓 가격은 무료지만 무사히 돌아올 수 있을지는 확신할 수 없다”라고도 했다. 

2024년 화성을 향해 떠날 이들은 다시는 지구로 돌아오지 못할 여행을 떠나는 것이다. 일론 머스크의 유인 화성탐사 계획에도 구체적인 지구 귀환 계획은 없다. 스페이스X는 지구 귀환 계획 대신 유인 우주선 발사 이후 추가로 화물선들을 계속 보내 화성 기지 건설을 진행한다는 계획을 세우고 있기 때문이다. 이것이 머스크가 화성 프로젝트를 ‘화성 이주’, 혹은 ‘화성의 식민지화’라고 부르는 이유다. 

지구-화성간 비행시간은? 
지구와 화성은 각자의 궤도를 따라 태양을 돌고 있기 때문에 지구에서 화성까지의 거리는 일정하지 않다. 지구와 거리가 가장 가까울 때는 약 5,460만㎞까지 가까워지며, 멀 때는 1억 200만㎞까지 멀어진다.

지구에서 화성까지 빛의 속도로는 5분이면 가지만, 사람이 빛의 속도로 날아가기는 현실적으로 불가능하다. 따라서 왕복 여행을 하는 데만 수년이 걸린다. 이렇게 되면 귀환할 때 쓰일 연료 외에도 수년 동안 우주인들이 먹고살아야 할 물과 식량, 산소 등을 실은 엄청난 양의 화물도 모두 함께 실어 보내야 한다. 

시간을 앞서가는 일론 머스크의 열정 
우주재단에 따르면 2015년 3230억 달러(약 347조원)인 우주산업 규모는 2030년 두 배 가까이 성장할 전망이다. 스페이스X는 이미 위성발사 부문에서 돈을 벌어들이고 있다. NASA의 차세대 외계행성 탐색 인공위성 테스는 물론, 한국의 무궁화위성 5A를 우주로 올려 보낸 것도 스페이스X의 팔콘9 로켓이었다. 

지난해 2019년, 스페이스X는 모두 18개의 위성을 쏘아 올렸으며 올해는 30개를 목표로 하고 있다. 이곳은 지구 유일의 재사용 로켓을 사용하고 있기 때문에, 다른 어느 나라의 로켓보다도 저렴하게 위성발사 서비스를 할 수 있다. 

그윈 숏웰(Gwynne Shotwell) 스페이스X 사장은 BFR을 이용해 지구 반대편 도시를 30분 안에 연결해주는 ‘로켓 우주 여객선 계획’을 통해 지구 저궤도를 돌아 뉴욕에서 중국 상하이 앞바다까지 39분 만에 도착하는 모습을 구상하고 있다.

그는 “우주여객선 계획을 향후 10년 안에 현실화하겠다”라고 공언하며 화성 유인탐사는 몰라도 2030년이 오기 전 지구촌을 한 시간 안에 연결하는 상업용 우주 여객선 시대를 스페이스X가 열겠다는 구상을 발표했다. 

숏웰은 일론 머스크가 계획하는 스케줄이나 시간 개념과 스페이스X 연구진들의 시간 개념은 다르다며, 일론의 ‘시간을 앞서가는 열정’이 스페이스X의 계획을 실현시켜주는 동력이 된다고 말했다.

2002년 화성 이주 프로젝트 실행 계획을 발표한 일론 머스크. 많은 사람들이 ‘우주 비행사가 수년간 훈련해서 겨우 가는 화성을 민간인인 우리가 어떻게 갈 수 있냐’며 터무니없는 이야기 취급하고 믿지 않았을 때, 계속해서 실현 가능한 수단을 연구하고 또 연구해 생각을 구체화해 나가고 있었다.

망상에 불과해 보이는 생각을 가능하게 만들고, 단순한 돈벌이로만 끝나지 않는 진정한 4차원의 비즈니스 모델을 만들어 나가고 있는 것이다. 

■ <나침반> 5월호 해당 페이지 안내 

*에듀진 기사 URL: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=33036 
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