The first private mission to Venus will have just five minutes to hunt for life

생명의 흔적을 찾아서…금성을 향한 민간 탐사 시동 건다

민간 우주기업 ‘로켓랩(Rocket Lab)’이 빠르면 내년에 금성 탐사 미션을 개시할 예정이다. 저비용으로 진행되는 이번 미션이 미래의 우주 생명체 탐사 방식을 바꾸어 놓을지도 모른다.

2020년 말 코로나19 팬데믹이 맹위를 떨치고 있었을 때 모두의 시선이 잠시 지구를 떠나 이웃 행성인 금성으로 향했던 순간이 있었다. 천문학자들이 금성의 구름 꼭대기에서 모두를 깜짝 놀라게 할만한 발견을 했기 때문이었다. 천문학자들이 발견한 것은 포스핀(phosphine) 기체였다.

포스핀의 화학식은 PH3로 인(P) 원자 하나와 수소(H) 원자 세 개가 결합한 형태다. 인은 대표적으로 생명 반응을 통해 나오는 원소 중의 하나라서 많은 우주 과학자들이 외계 행성이나 태양계 행성이나 위성에서 찾고 있는 기체이기도 하다. 과학자들이 금성 대기에서 포스핀이 발견됐다는 걸 보고 금성의 대기에 생명체가 살고 있을지도 모른다는 온갖 추측을 쏟아낸 것도 이 때문이다.

그리고 이제 내년에 시작될 예정인 탐사 미션이 천문학자들을 흥분시켜 온 질문에 마침내 답을 줄지도 모른다. 금성에서 정말로 미생물이 포스핀을 내뿜고 있는 것일까란 질문 말이다.

이후에 진행된 연구들은 포스핀 검출에 의문을 제기했지만, 포스핀의 발견으로 금성에 대한 관심은 되살아났다. 포스핀 연구가 발표된 이후 미국 항공우주국(NASA)과 유럽 우주국(European Space Agency, ESA)은 금성을 탐사할 새로운 탐사 미션 세 건을 선정했다. 이번 미션에서는 특히 과거 금성이 생명체가 살 수 있는 환경이었는지 알아보기 위해 금성으로 날아가서 조사를 진행할 예정이다. 중국과 인도도 금성에 탐사선을 보낼 계획이다. 유럽의 금성 탐사 미션을 맡은 인비전(EnVision)호의 부수석 과학자 중 한 명인 옥스퍼드대학교의 콜린 윌슨(Colin Wilson)은 “포스핀 발견은 우리가 금성을 제대로 이해하고 있지 못하다는 사실을 상기시켰다”고 말했다.

그러나 금성 탐사 미션 대부분은 2020년대 후반이나 2030년대가 되어서야 결과를 가져올 것으로 보인다. 천문학자들은 당장 답을 알고자 했다. 다행스럽게도 민간 우주기업 로켓랩(Rocket Lab)의 최고경영자(CEO) 피터 벡(Peter Beck)도 천문학자들과 마찬가지 생각을 하고 있었다. 오랫동안 금성에 매료됐던 벡에게 매사추세츠 공과대학(MIT) 과학자들은 로켓랩의 로켓을 이용해서 다른 미션보다 훨씬 빠르게 금성에서 생명을 탐사하는 과감한 미션을 제안했다. 이들이 제시한 탐사 미션 시작 시기는 2023년이었다. (예비 발사 시기는 2025년 1월이다.)

포스핀이 존재하든 그렇지 않든 과학자들은 금성에 생명이 존재한다면 금성에 높이 떠 있는 작은 황산 방울 안에 미생물 형태로 존재할 가능성이 있다고 생각한다. 금성의 표면은 납을 녹일 정도로 고온이며 지구의 바다 밑바닥과 비슷할 정도로 압력이 높아서 생명체가 살기에 어려운 환경이다. 하지만 지상에서 45~60km 상공에 있는 금성의 구름 속 환경은 이보다 훨씬 온화하다.

벡은 “나는 항상 금성이 부당한 판단을 받고 있다고 느꼈다”며 “포스핀 발견이 기폭제가 되었으니 이제 우리는 생명을 찾으러 금성에 가야 한다”고 말했다.

처음으로 민간에서 자금을 투입해 다른 행성으로 향하는 이번 미션의 자세한 내용은 최근 공개됐다. 로켓랩은 식탁 크기 정도의 다목적 소형 우주선 ‘포톤(Photon)’을 개발했는데 이 우주선은 태양계의 여러 장소로 보내질 수 있다. 로켓랩이 진행하는 NASA의 달 탐사 미션은 6월에 시작됐다. 이번 금성 미션를 수행하기 위해 로켓랩은 또 하나의 포톤 우주선을 사용해서 금성의 대기 속으로 소형 탐사선을 던져넣을 것이다.

금성에 던져질 탐사선은 현재 MIT의 사라 시거(Sara Seager)가 이끄는 30명 미만으로 구성된 연구팀이 개발하고 있다. 빠르면 2023년 5월에 발사 예정인 이 탐사선은 다섯 달 후 2023년 10월에 금성에 도착할 것이다. 로켓랩, MIT, 정체를 드러내지 않은 자선가들이 지원하는 이번 미션은 위험 부담이 크지만 비용은 1,000만 달러도 들지 않는다. 이는 NASA의 금성 미션 하나에 소요되는 비용의 2%에 불과하다.

시거는 “이번 미션은 위대한 발견을 시도하기 위해 우리가 할 수 있는 가장 간단하고 저렴한 최고의 일”이라고 말했다.

탐사선은 무게가 고작 20kg에 폭은 약 40cm에 불과하여 농구 골대보다 살짝 큰 정도이다. 원뿔 모양의 디자인은 전면에 열 차폐를 자랑한다. 이 덕분에 탐사선은 포톤 우주선에서 방출된 후 시속 4만km의 속도로 금성 대기와 충돌할 때 발생할 강력한 열의 충격을 견딜 수 있을 것이다.

탐사선 내부에는 무게가 고작 0.9kg밖에 되지 않는 장비가 하나 실릴 예정이다. 탐사선이 금성의 구름을 뚫고 아래로 내려갈 때 사진을 찍을 카메라는 실리지 않는다. 사진을 찍어서 지구로 보낼 무선 전력도 시간도 없기 때문이다. 벡은 “전력을 매우 절약해서 꼭 필요한 데이터만 지구에 보내야 한다”고 말했다.

이번 탐사에서 과학자들이 원하는 것은 사진 촬영이 아니라 금성의 구름에 대한 근접 조사이다. 조사과정에서는 자동형광 탁도 측정기(autofluorescing nephelometer)를 이용할 것이다. 이 장치는 금성의 대기에 존재하는 작은 물방울에 자외선 레이저를 비추어서 그 속에 포함된 분자 구성을 파악하는 장치이다. 탐사선이 아래로 내려가는 동안 레이저가 작은 창을 통해 바깥을 비출 것이다. 그러면 물방울 속에 존재할 수도 있는 유기화합물을 포함해 복잡한 분자들을 자극해서 형광을 내게 할 것이다.

시거는 “우리는 구름 방울 안에서 유기 입자를 찾을 것”이라고 말했다. 유기 입자를 찾는다고 해서 생명체의 증거가 될 수는 없다. 유기 분자는 생물학적 과정과 무관한 방식으로도 만들어질 수 있기 때문이다. 그러나 시거는 유기 입자가 발견되면 “금성이 잠재적으로 생명체가 살 수 있는 환경이라고 우리가 생각하기 시작할” 첫걸음이 될 것이라고 말했다.

금성에 여전히 존재할 수도 있다고 생각하는 생명체의 흔적을 찾으려면 금성의 대기에서 직접 조사하는 수밖에 없다. 궤도를 도는 우주선은 행성의 전반적인 특성에 관해 우리에게 많은 것을 알려줄 수 있지만 행성을 제대로 이해하려면 가까이에서 연구할 수 있도록 탐사선을 보내야 한다. 20세기에 소련과 미국이 금성에 탐사선을 보낸 적이 있기는 하지만, 로켓랩과 MIT의 이번 시도는 생명체 발견이라는 명확한 목적을 가진 첫 번째 탐사선 미션이다.

시거는 이번 미션에 사용되는 탐사선에 포스핀을 탐색할 장비가 들어가지 않기 때문에 포스핀을 탐색하지는 않을 것이라고 밝혔다. 포스핀 발견은 NASA에서 2029년에 발사할 예정인 다빈치+(DAVINCI+)호의 미션가 될 수 있다.

probe shown along the planned trajectory through the Venusian atmosphere
금성의 대기를 통한 탐사선의 하강 계획을 보여주는 그래프 이미지
NASA / ARC VIA RESEARCHGATE

로켓랩과 MIT의 이번 미션은 짧은 미션가 될 것이다. 탐사선은 금성 표면으로 하강하면서 단 5분 동안 금성의 구름 속에서 실험을 수행해야 할 것이며 금성의 지표로 급강하할 때 자료를 지구로 전송할 것이다. 탐사선이 살아남는다면 구름 아래에서도 추가적인 자료를 수집할 수 있을 것이다. 금성 대기에 진입하고 한 시간이 흐르면 탐사선은 지면에 도달할 것이고 통신은 아마도 그 전에 끊길 것으로 보인다.

금성에서 포스핀을 발견한 초기 연구를 이끌었던 제인 그리브스(Jane Greaves)는 이번 미션에 기대가 크다고 밝혔다. 그녀는 “매우 기대가 된다”며 “이번 미션은 금성에 생명이 존재한다는 것을 의미할 수도 있는 유기 물질을 탐색할 커다란 기회”라고 덧붙였다.

시거는 이번 미션 이후에도 금성 탐사가 이어지기를 바란다. 그녀의 연구팀은 금성의 대기를 잠깐 들여다보는 이번 연구의 후속 연구가 될 미래 미션을 계획하고 있다. 후속 연구에 대한 한 가지 아이디어는 1980년대에 소련의 베가(Vega) 탐사선처럼 구름에 풍선을 배치하는 것이다. 그러면 더 긴 시간 동안 조사를 진행할 수 있을 것이다.

시거는 “우리에게는 구름에 머무를 시간이 더 필요하다”고 말했다. 더 많은 장비를 실을 수 있는 탐사선으로 미션를 수행한다면 이상적일 것이다. 그녀는 “단순히 흔적을 찾는 것이 아니라 복잡한 분자를 탐색하려면 한 시간이면 충분할 것”이라고 덧붙였다.

이번 첫 번째 미션은 행성과학(planetary science)에서 민간 기업이 담당할 수 있는 역할을 보여줄 수 있을 것이다. NASA 같은 기관들이 수백만 달러를 우주 미션에 쏟아붓고 있는 동안 로켓랩 같은 기업들은 금성의 포스핀 같은 발견에 발 빠르게 대응할 수 있는 더 작은 우주선을 운용하는 역할을 맡을 수 있을 것이다.

작지만 강한 이번 노력을 통해 우주에서 외계 생명체의 증거를 최초로 발견할 수 있을까? 벡은 “가능성은 작지만, 시도해 볼 가치가 있다”고 말했다.

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