MMX 발사 — 화성 위성 샘플 귀환

일본 JAXA의 화성 위성 탐사선. 포보스에 착륙해 샘플을 채취하고 지구로 가져오는 첫 시도입니다(일정 변동 가능).

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이 이벤트 이야기

MMX(Martian Moons eXploration)는 화성의 위성 포보스에 내려앉아 표면 물질을 퍼 담고 그것을 지구로 가져오려는 일본 JAXA의 계획입니다. 성공하면 인류가 화성권에서 물질을 회수한 첫 사례가 되며, 화성 본체 표면의 시료보다 먼저 도착하게 됩니다.

포보스는 작고 이상한 천체입니다. 지름이 대략 20km대이고 여기저기 얻어맞은 감자 같은 모양이며, 태양계의 어떤 위성보다도 자기 행성에 바짝 붙어 돕니다. 한 바퀴 도는 데 화성의 하루보다 짧은 시간이 걸립니다. 표면은 어둡고 크레이터로 덮여 있으며, 궤도가 조금씩 안쪽으로 감기고 있어 화성계의 영구적인 구성원도 아닙니다.

탐사선은 세 부분으로 나뉩니다. 화성까지 데려가는 추진 모듈, 관측 장비를 싣고 착륙을 수행하는 탐사 모듈, 그리고 캡슐을 지구로 되돌리는 귀환 모듈입니다. 화성 궤도에서 몇 년을 보내며 포보스와 데이모스를 함께 조사하고, 최소 한 번 표면에 내려가 시료를 확보한 뒤 지구로 돌아올 창이 열리기를 기다리는 설계입니다. 프랑스 CNES와 독일 DLR이 만든 소형 로버도 함께 실려 착륙에 앞서 표면에 내려놓습니다.

불확실한 것은 발사 시점입니다. MMX는 원래 더 이른 화성 창을 목표로 했다가 발사체 문제로 연기됐습니다. 지구와 화성이 전이 궤도를 그릴 수 있게 늘어서는 것은 대략 26개월에 한 번뿐이라, 창을 한 번 놓치면 몇 주가 아니라 2년가량이 밀립니다. 여기 적힌 날짜는 현재 목표이고, 귀환 시점도 그 날짜에 따라 함께 움직입니다.

왜 중요한가

핵심 질문은 포보스가 어디서 왔느냐입니다. 하나는 포보스와 데이모스가 화성에 붙잡힌 소행성이라는 설명이고, 다른 하나는 거대한 충돌로 날아오른 파편이 다시 뭉쳤다는 설명입니다. 둘은 완전히 다른 역사를 함축하는데, 망원경과 궤도선이 내놓은 증거는 수십 년째 양쪽을 오가며 결론에 이르지 못했습니다.

시료가 결론을 냅니다. 가져온 알갱이의 동위원소 비율은 그 물질이 태양계 어디에서 만들어졌는지를 가리키는 지문에 가깝고, 지구의 실험실 장비는 탐사선에 실린 어떤 기기보다 훨씬 정밀하게 그것을 잽니다. 시료 귀환이라는 복잡한 방식을 감수하는 이유가 여기 있습니다. 실험실의 1g이 궤도의 탐사선 한 대보다 많은 것을 말해 줍니다.

덤도 있습니다. 포보스는 화성에 아주 가까이 붙어 있어, 충돌로 화성 표면에서 튀어 오른 물질이 그 표토에 섞여 있을 가능성이 있습니다. 포보스 자신의 암석과 화성의 먼지를 한 번에 받게 되는 셈입니다. 그리고 어느 쪽 기원이든, 화성 중력우물 얕은 곳에 떠 있는 천체는 이후 임무들의 중간 기지로 쓸모가 큽니다.

어떻게 보나

하늘에서 볼 수 있는 것은 없습니다. 포보스는 큰 망원경으로도 화성의 눈부심에 묻혀 버리는 희미한 점입니다. 볼 수 있는 것은 발사입니다. JAXA는 발사를 생중계하며 일본어 해설이 기본이고 영어 채널이 함께 열리는 경우도 많습니다. 일본의 발사는 날씨로 대기했다가 다음 날들로 연기되는 일이 잦으니 시각은 당일에 확인하는 편이 좋습니다.

임무의 모양은 공전뷰에서 가장 잘 드러납니다. 날짜를 발사 시점에 맞추면 전이 궤도의 기하가 보입니다. 지구와 화성은 떠나는 날이 아니라 도착하는 날에 맞춰 늘어서 있고, 탐사선은 그 사이의 긴 곡선을 날아갑니다. 시간을 앞으로 돌리면 화성이 탐사선을 따라잡는 모습이 보입니다.

발사 이후의 볼거리는 몇 년에 걸쳐 흩어져 있습니다. 화성 도착과 궤도 진입, 포보스 옆을 나란히 날며 지도를 만드는 조사 단계, 하강과 시료 채취, 그리고 지구로 향하는 이탈 분사입니다. 각각은 따로 알림을 걸어 둘 만한 순간이고, 그 사이의 긴 침묵은 행성 간 비행에서 정상적인 상태입니다.

이 대목을 화면에서 확인하려면 — 공전 궤도에서 그 순간 재생

배경

포보스는 실패의 역사를 안고 있습니다. 1980년대 말 소련의 포보스 1호와 2호는 모두 잃었습니다. 하나는 잘못된 명령으로, 다른 하나는 근접 조사 직전에 통신이 끊겼습니다. 2011년 러시아의 포보스-그룬트는 시료 귀환을 노렸지만 지구 궤도조차 벗어나지 못했습니다. 지금까지 포보스에 내려앉은 탐사선은 없습니다.

일본의 자신감은 다른 데서 옵니다. 하야부사는 만신창이가 된 채로도 소행성 이토카와의 알갱이를 가지고 돌아왔고, 하야부사 2호는 류구에서 표면과 지하 물질을 모두 채취해 호주 사막에 예정대로 배달했습니다. MMX는 그 캡슐 설계와 운용 경험을 이어받아, 훨씬 까다로운 표적에 적용합니다.

캡슐이 돌아오면 실험실 작업은 몇 년에 걸쳐 이어질 것입니다. 소행성 시료가 그랬듯이 말입니다. 그 사이 중국은 자체 화성 시료 귀환을 준비하고 있고, NASA와 ESA도 계획을 다시 짜고 있습니다. 다음 10년 안에 화성권에서 여러 개의 배달이 도착할 수도 있습니다. 포보스의 것은 가장 먼저 오고, 가장 작고, 어쩌면 가장 뜻밖일 것입니다.

자주 묻는 질문

왜 화성이 아니라 위성에 착륙하나요?

훨씬 적은 연료로 오갈 수 있기 때문입니다. 포보스는 중력이 지구의 수천 분의 1 수준이라 내려앉고 다시 떠오르는 데 큰 추력이 필요 없고, 대기 진입과 착륙 감속 장치도 필요 없습니다. 게다가 포보스 표토에는 화성에서 튀어 온 물질이 섞여 있을 가능성이 있어, 덤으로 화성 물질을 얻을 수도 있습니다.

발사는 정확히 언제인가요?

확정된 날짜로 보지 않는 편이 좋습니다. MMX는 당초 목표했던 화성 창을 발사체 문제로 넘겼고, 이후 일정도 조정돼 왔습니다. 화성으로 향하는 창은 대략 26개월마다 한 번 열리므로, 창을 놓치면 다음 기회까지 2년 가까이 기다려야 합니다. 이 페이지의 날짜는 현재 목표입니다.

맨눈이나 망원경으로 포보스를 볼 수 있나요?

맨눈으로는 불가능하고, 망원경으로도 매우 어렵습니다. 포보스는 화성에 바짝 붙어 도는 데다 화성 자체가 훨씬 밝아서 그 눈부심에 묻힙니다. 화성이 지구에 가까워지는 시기에 구경이 큰 망원경과 화성을 가리는 기법을 쓰면 시도해 볼 수 있지만, 일반 관측 대상은 아닙니다.

시료는 언제 지구에 도착하나요?

발사 시점에 따라 달라집니다. 계획상 탐사선은 화성권에서 몇 년을 보내며 조사와 시료 채취를 마친 뒤 귀환 창에 맞춰 출발합니다. 발사가 밀리면 도착도 함께 밀립니다. 그래서 현재로서는 2030년대 초라는 범위로 이해하는 편이 정확합니다.