가상 화상 환경 ‘마스 듄 알파’의 가상 이미지. NASA 제공

한 남자가 모래 폭풍이 부는 공간에 홀로 남았다. 지구와는 전혀 다른 낯선 광경이 눈앞에 펼쳐진다. 화성 탐사를 소재로 한 할리우드 영화 ‘마션(The Martian)’의 한 장면이다. 화성에 혼자 남겨진 우주 비행사의 생존기를 담은 이 영화는 큰 인기를 끌었다.

영화에서 묘사되는 화성과 똑 닮은 환경이 지구에 실제로 생겼다. 미국 항공우주국(NASA·나사)이 가상의 화성 주거 환경인 ‘마스 듄 알파(Mars Dune Alpha)’를 최근 미국 텍사스 주 휴스턴 존슨 우주센터에 마련한 것. 마스 듄 알파는 훗날 지구인이 화성에서 장기간 거주할 수 있는지를 각종 실험을 통해 알아보기 위해 나사가 화성의 환경을 본떠 지구에 만든 시설물이다.

‘마스 듄 알파’ 외에도 화성에서 인간이 거주할 수 있는지를 확인하는 실험은 과거부터 꾸준히 진행돼 왔다. 과거 어떤 실험이 진행됐는지, 과학 기술이 발달하며 화성 거주 실험은 어떤 방식으로 진화하고 있는지 알아보자.

오만 도파르 사막에서 과학자들이 모의 화성 탐사 연구를 하고 있다. CNN 홈페이지 캡처

우주복을 입고 도파르 사막을 이동하는 과학자들의 모습

뜨거운 사막에서!

화성과 유사한 환경에서 여러 가지 실험을 거치면 미래에 인간이 실제 화성에 가서 생길 수 있는 문제점을 해결할 가능성이 높아진다. 과학자들은 지구에서 찾을 수 있는 최적의 화성 거주 실험 장소를 사막으로 선택한 바 있다. 많은 장소 중 왜 하필 사막일까.

화성의 평균 기온은 영하 63도. 지구와 달리 대기의 95퍼센트 이상이 이산화탄소로 이뤄져있다. 땅은 매우 건조한 상태인데다 모래와 같은 작은 입자들로 뒤덮여 있는데, 이는 지구의 사막과 유사하다.

2018년 오만의 도파르 사막에는 모의 화성 탐사 기지가 만들어졌다. 도파르 사막은 최고 기온이 51도까지 오르는 척박한 환경이라 동식물이 생존하기 어려워 화성과 매우 유사하다. 사막 기지에선 오스트리아 스페이스 포럼이 주도하는 실험이 이뤄졌는데, 실험엔 전 세계 25개국 200여 명의 과학자가 참여했다. 조립식 건물로 지어진 기지에서 채소 재배를 비롯한 여러 가지 실험이 진행됐다. 과학자들은 50㎏에 이르는 우주복을 입고 모래 언덕 위를 거닐면서 화성의 표면을 탐사하듯 지질 레이더를 들고 훈련에 나서기도 했다.

NASA 연구진이 미국 하와이 주 킬라우에아 화산 일대 생태계를 연구하고 있다

미국 하와이 주 마우나로아에 설치된 돔 형태의 구조물. HI-SEAS 홈페이지 캡처

돔 형태 구조물 외부에서 우주복을 입은 연구진의 모습

용암 펄펄 끓는 화산에서도

뜨거운 용암이 흘러나왔다가 굳은 화산 일대도 화성 생존 실험을 하기 좋은 환경이다. 화산 폭발로 인해 형성된 현무암은 화성 표면과 유사하기 때문. 2018년 나사 연구진은 미국 하와이 주 킬라우에아 화산 일대에서 미생물을 연구하고, 실제 화성 탐사에 사용할 장비의 기능성을 시험하기도 했다.

화성에선 식물이 자랄 수 없다. 미래에 화성에서 지구인이 살아야 한다면 척박한 환경에서 장기적으로 생존할 방법을 찾아야 한다. 프랑스 우주생물학자, 독일 물리학자와 비행사 등이 포함된 다국적 연구팀은 2015년부터 1년간 미국 하와이 화산지대인 마우나로아에서 고립되는 훈련을 진행했다. 이 훈련은 나사와 하와이대가 주관하는 하와이 우주탐사 아날로그 시뮬레이션(HI-SEAS) 프로젝트 중 하나.

연구진이 선택한 장소는 고도가 높은데다 생명체가 살 수 없는 화성과 토양 환경이 유사하다. 연구진은 해발 2499m에 설치한 지름 11m, 높이 6m의 돔 형태의 구조물 안에서 대부분의 시간을 보냈다. 식량은 주로 건조식품이 제공됐고 밖에 나올 때는 우주복을 착용해야 출입이 가능하도록 했다. 마치 실제 화성에 온 것처럼 훈련을 실시한 것. 연구진은 태양광 에너지로 돔 안에서 전기를 생산한 뒤 발광다이오드(LED) 조명을 활용하고, 외부에서 가져온 흙에 씨를 심어 토마토를 재배하기도 했다.


미국 텍사스 주 휴스턴 존슨 우주센터에 위치한 가상 화상 환경 ‘마스 듄 알파’의 내부 구조

가상의 화성, 뚝딱!

화성 거주 실험 연구는 점차 발전하고 있다. 건조한 사막과 높은 고도, 화산 지대 등 화성과 지질학적으로 비슷한 환경에서 실험을 하는 것을 넘어 마스 듄 알파와 같은 가상의 화성 환경을 직접 만들어내고 있는 것.

3D(입체) 프린팅 기술을 바탕으로 제작된 마스 듄 알파에서는 자원 부족, 장비 고장 등 화성에서 일어날 수 있는 문제 상황을 부여하고, 해결 방법을 찾는 실험이 이뤄진다. 실험 참가자들은 우주 유영 시뮬레이션 등의 실험에 참여하며 작물을 직접 재배해 식량을 얻을 수도 있다.

이 외에도 화성 정착을 위한 도전은 여러 국가에서 계속 되고 있다. 아랍에미리트(UAE)는 1억3600만 달러(약 1560억 원)를 투자해 화성의 기온과 기압, 중력 등을 그대로 갖춘 모의 화성을 구현한다는 계획을 밝혔다.

▶어린이동아 권세희 기자 ksh0710@donga.com

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