[G리포트] 나사의 과학자들은 왜 우주왕복선에 수천 마리의 해파리를 실어 보냈을까? 아직 화성 유인탐사선이 없는 이유

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지난 2월 18일 화성 착륙에 성공한 미국 우주항공국 소속의 무인탐사선인 피서비어런스는 화성의 생생한 영상을 실시간으로 지구로 전송하였습니다. 이런 일련의 사건들은 인류로 하여금 달 정복에 이어 화성 정복이라는 원대한 꿈을 꾸게 만들어주는 계기가 되었습니다. 1969년 달 표면에 최초로 인류의 족적이 찍힌 역사적인 순간처럼 언젠가는 화성에도 인류의 족적이 찍히는 순간이 올 것이라 믿어 의심치 않습니다. 하지만, 화성탐사의 역사를 돌이켜 생각해보면, 1960년대부터 시작된 화성탐사는 수많은 실패를 거듭하다가 1975년이 되어서야 비로소 무인탐사선이 화성에 착륙하는데 성공하게 되었습니다. 그리고, 지금도 여전히 화성을 탐사하기 위한 무인탐사선이 보내지고 있습니다. 그러나, 45년이 지난 지금까지 단 한번도 유인탐사선이 시도된 적이 없는데 왜 그럴까요? 지금부터 그 이유에 대해 자세히 알아보겠습니다.       

 

1991년 나사의 과학자들은 한가지 실험을 위해 우주왕복선 안에 인공바닷물이 담긴 수조를 만들어 약 2500마리의 해파리를 담아 우주로 발사하였습니다. 이 해파리들이 12년간의 임무를 마친 후 지구로 무사귀환하였을 때, 과학자들은 지금의 과학기술로는 화성에 유인탐사선을 보낼 수 없다는 결론을 내렸습니다. 도대체 이 해파리들에게 어떤 일이 일어났기에 과학자들은 그러한 결론을 내렸을까요? 과학자들이 해파리를 통해 실험한 것은 무중력 환경이 생물에게 어떠한 영향을 미치는가에 관한 것이었습니다. 사람의 귀에는 이석이라는 황산칼슘 결정으로 이루어진 작은 돌맹이가 있어 중력에 따라 움직이면서 우리 몸의 평형감각을 조절하듯이, 해파리의 몸에도 이러한 황산칼슘 결정이 있어 방향을 전환하는 센서역할을 합니다. 처음 우주로 보내진 약 2500마리의 해파리들은 약 6만마리의 자손을 낳고 죽었지만, 우주공간이라는 무중력 상태에서 태어난 해파리들은 인공 수조에 중력을 가하자 몸속에 있는 황산칼슘 결정체가 제 기능을 하지 못해 방향감각 및 운동능력을 상실하게 되었습니다.

 

이 해파리 실험을 통해 과학자들은 결국 사람도 우주공간에서 오랫동안 머물게 된다면 평형 감각을 유지해주는 귓속에 있는 이석이 오작동을 일으키게 된다는 결론을 도출하게 됩니다. 사람의 신체는 지구 중력에 견딜 수 있도록 진화해 왔습니다. 따라서, 무중력에 장시간 노출되어진다면 중력에 맞추어진 신체기능이 퇴화할 수 있는 것입니다. 실제로 무중력 훈련기를 탄 탑승자는 약 25초간의 무중력 현상에서 극심한 어지러움과 구토를 경험하게 되는데 이것이 바로 우주멀미로 무중력 상황에서 방향 감각 상실로 나타납니다. 이외에도 우주에서 6개월 이상 장기 체류하는 우주인들은 관절이 약해지고 뇌에 공급되는 혈액순환이 원활하지 않아 손발이 붓기도 하며, 뼈에서 칼슘이 배출되어 골다공증이 유발되는 등 많은 문제를 겪게 됩니다. 이런 현상은 영화에서도 소개되어진 적이 있습니다. 영화 그래비티를 본 적이 있으신가요? 우주 공간에 있다가 지구로 돌아온 과학자가 땅에 발을 딛는 순간 비틀거리는 모습을 볼 수 있습니다. 바로 근육의 퇴화와 이석의 기능저하로 발생하는 현상을 묘사한 장면입니다. 이 해파리 실험이후 우주에서 체류할 수 있는 기간을 미국은 최대 6개월, 러시아는 최대 1년으로 규정하게 되었습니다.

 

지구에서 달까지 도달하는 시간이 일주일인 것에 비해 화성까지 도달하는 시간은 보통 270일이 소요되기에 왕복으로 계산하면 거의 1년 6개월의 시간이 걸립니다. 따라서, 이 기간동안 인간의 신체가 어떤 변화를 겪게될지는 아무도 장담할 수 없습니다. 결국, 화성으로의 장기간 여행은 탑승자를 위해 반드시 중력문제를 해결해야한다는 결론이 나옵니다. 비록 이 문제를 해결하기 위해 많은 과학자들이 우주선내에 인공중력을 만드는 방안을 내놓고 있지만, 이러한 과학자들의 방안들은 또 다른 문제에 직면하면서 아직까지는 뚜렷한 해결책이 없는 상황입니다. 예를 들어 중력은 가속도와 같다는 아인슈타인의 등가원리를 우주비행에 적용하면, 우주선이 끊임없이 가속하는 경우, 우주선내에 자연적으로 인공중력이 형성되지만, 여기에는 중대한 오류가 있습니다. 우주선이 끊임없이 가속하기 위해서는 그만큼의 방대한 에너지가 필요하게 됩니다. 우리가 고속도로에서 자동차의 엑셀을 계속 밟고 운행한다면 그만큼 많은 가솔린이 소모되는 이치와 같습니다. 또한, 무중력의 우주에서 가속도가 붙은 우주선을 멈추게 하기 위해서는 반작용에 해당하는 엄청난 에너지가 필요하게 되는데, 그런 경우 에너지를 적재하기 위해 우주선의 크기는 커질 수밖에 없고 이런 거대 우주선을 우주밖으로 발사하기 위해서는 또다시 더 큰 에너지가 필요로 하는 악순환을 겪게 되는 것입니다. 이렇기에 현재까지도 화성으로의 유인탐사선 계획이 시도된 적이 없는 것입니다.

 

2021년 3월 인터넷을 통해 많은 기사를 찾아보았지만 아직까지 우주선내 중력문제를 해결하였다는 연구자료를 찾아볼 수 없었습니다. 그럼에도 불구하고 많은 단체에서 화성으로의 유인탐사선 계획을 발표하고 있습니다. 과연, 그들은 이러한 중력문제를 해결할 좋은 묘책을 가지고 있는 걸까요? 아니면 단순히 인간의 희생을 감수하는 프로젝트를 무식하게 감행하고 있는 걸까요? 화성으로 유인탐사선 계획을 가지고 있는 기관들이 인간의 건강을 심각하게 저해할 수 있는 중력문제에 대한 좋은 해결책을 가지고 있을 것이라 믿고 싶습니다. 

 

지금까지 지식창고였습니다. 

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