[화성] 인류의 새로운 고향, 화성: 이주 계획과 테라포밍의 현실

 

 

화성은 더 이상 공상 과학 소설 속 미지의 세계가 아닙니다. 스페이스 X와 NASA를 필두로 한 전 세계 우주 기관과 기업들은 인류를 화성에 보내고, 궁극적으로는 자급자족 가능한 도시를 건설하려는 원대한 계획을 구체화하고 있습니다. 이는 인류의 활동 영역을 지구 너머로 확장하는 위대한 도전이자, 행성 전체의 환경을 바꾸는 '테라포밍'이라는 궁극적인 질문을 던집니다. 인류의 화성 이주 계획은 어디까지 와 있으며, 붉은 행성을 제2의 지구로 만드는 것은 과연 가능할까요?

 

 

 

 

1. 화성을 향한 경쟁: 스페이스X와 NASA의 계획

 

인류의 화성 유인 탐사는 크게 두 기관이 주도하고 있습니다.

 

* 스페이스X(SpaceX)의 담대한 비전: 스페이스 X의 CEO 일론 머스크는 '화성 도시 건설'이라는 최종 목표를 향해 달려가고 있습니다. 그 핵심에는 인류 역사상 가장 강력한 로켓인 '스타십(Starship)'이 있습니다. 스타십은 완전 재사용이 가능하도록 설계되어 화물과 인력을 화성까지 운송하는 비용을 획기적으로 낮출 수 있습니다. 스페이스 X의 계획은 먼저 다수의 무인 스타십을 보내 기지와 장비를 건설하고, 이후 한 번에 100여 명의 사람들을 이주시켜 자급자족 가능한 문명을 건설하는 것입니다. 화성 현지 자원으로 스타십의 연료를 생산하여 지구로 귀환하는 것까지 계획에 포함되어 있습니다.

* NASA의 단계적 접근: NASA는 '아르테미스(Artemis) 계획'을 통해 달을 화성 탐사의 전초기지로 활용하는 전략을 취하고 있습니다. 달에 유인 기지인 '아르테미스 베이스캠프'를 건설하고 달 궤도에 우주 정거장 '게이트웨이(Gateway)'를 띄워, 심우주 장기 거주 기술과 생명 유지 장치, 탐사 작전 능력을 먼저 시험하겠다는 것입니다. 달에서 충분한 경험과 기술을 축적한 뒤, 이를 바탕으로 2030년대 후반에서 2040년대 초에 화성 유인 탐사를 시작한다는 보다 신중하고 단계적인 접근법입니다.

 

 

2. 지구화(Terraforming): 행성 개조의 꿈과 현실

 

테라포밍은 화성의 대기, 온도, 지표 환경을 인위적으로 바꿔 인간이 방호복 없이도 살 수 있는 지구와 같은 환경으로 만드는 과정을 의미합니다.

 

* 대기 개조 방안: 가장 핵심적인 과제는 춥고 희박한 화성의 대기를 두껍고 따뜻하게 만드는 것입니다. 이론적으로 제안되는 방법들은 다음과 같습니다.

* 온실가스 방출: 공장 등을 지어 강력한 온실가스인 과불화탄소(PFCs) 등을 대량으로 방출시켜 온실 효과를 인위적으로 극대화합니다.

* 극관 녹이기: 거대한 궤도 거울을 이용해 햇빛을 극관에 집중시켜, 그곳에 얼어있는 막대한 양의 이산화탄소(드라이아이스)를 승화시켜 대기압을 높입니다.

* 소행성 충돌: 암모니아 등이 풍부한 소행성이나 혜성의 궤도를 바꿔 화성에 충돌시켜 대기 구성 물질과 수증기를 공급하는 방법도 거론됩니다.

* 냉정한 현실: 안타깝게도 현재 기술 수준으로 테라포밍은 불가능에 가깝습니다. 2018년 NASA의 연구 결과에 따르면, 화성의 극관과 지각에 갇힌 이산화탄소의 양을 모두 방출하더라도 지구 대기압의 7% 수준에 도달하는 것이 전부이며, 이는 유의미한 온실 효과를 일으키기엔 턱없이 부족합니다. 설령 가능하더라도 수백 년에서 수천 년이 걸릴 수 있는 초장기적 과제입니다. 따라서 초기 정착민들은 테라포밍 된 화성이 아닌, 완전히 밀폐된 기지 안에서 생활해야 합니다.

 

 

3. 현지 자급자족: 식량과 자원 생산 기술

 

화성 기지가 유지되려면 지구로부터의 보급을 최소화하고 현지에서 필요한 자원을 생산하는 '현지 자원 활용(In-Situ Resource Utilization, ISRU)' 기술이 필수적입니다.

 

* 물과 산소 확보: 극지방과 지하에 풍부하게 존재하는 물 얼음은 가장 중요한 자원입니다. 이 물을 채굴하여 식수와 생활용수로 사용하고, 전기분해를 통해 호흡에 필요한 산소와 로켓 연료의 원료인 수소를 얻을 수 있습니다. 실제로 퍼시비어런스 로버에 탑재된 목시(MOXIE) 장비는 화성의 이산화탄소에서 산소를 생산하는 데 성공하며 ISRU의 가능성을 증명했습니다.

* 식량 생산: 화성 기지 내에서는 흙 없이 영양액으로 식물을 키우는 수경재배(Hydroponics)나 공기 중에 양분을 분무하는 공중재배(Aeroponics) 방식이 유력합니다. 화성의 토양은 인체에 유해한 과염소산염을 포함하고 있어 정화 과정 없이는 농사에 사용할 수 없기 때문입니다. 밀폐된 온실에서 LED 조명과 온도 제어를 통해 작물을 재배하게 될 것입니다.

 

 

4. 새로운 환경 적응: 인류의 건강과 생존 과제‍

 

화성 거주에 있어 가장 큰 난관 중 하나는 인간의 신체가 혹독한 우주 환경에 적응하는 문제입니다.

 

* 우주 방사선: 화성은 지구와 같은 강력한 자기장과 두꺼운 대기가 없어, 암과 각종 질병을 유발하는 치명적인 우주 방사선에 그대로 노출됩니다. 따라서 거주지는 두꺼운 방사선 차폐벽을 갖추어야 하며, 거주민들의 방사선 피폭량을 엄격하게 관리해야 합니다.

* 저 중력 문제: 화성의 중력은 지구의 약 38%에 불과합니다. 이러한 저중력 환경에 장기간 노출되면 뼈의 칼슘이 빠져나가고 근육이 급격히 약해지는 골밀도 감소와 근위축 현상이 발생합니다. 이를 막기 위해 거주민들은 매일 몇 시간씩 고강도의 저항 운동을 의무적으로 수행해야 합니다.

* 정신 건강: 지구로부터 완전히 고립된 좁은 공간에서의 생활은 극심한 스트레스와 우울증, 동료와의 갈등을 유발할 수 있습니다. 철저한 심리 검사를 통해 선발된 대원들과 지속적인 원격 정신 건강 관리 시스템이 필수적입니다.

 

 

화성으로의 여정은 단순히 기술과 공학의 문제를 넘어, 인류의 생물학적, 심리적 한계를 시험하는 궁극의 도전이 될 것입니다.