지구에서 화성까지 탐사선을 보내는 일도 결코 쉽지 않지만, 실제로 가장 까다로운 단계는 화성 착륙입니다. 우주 개발이 눈부시게 발전한 지금도, 화성에 착륙하는 일은 여전히 성공률이 낮고, 고난이도 기술이 요구되는 미션으로 평가받습니다.
그렇다면, 무엇이 화성 착륙을 이토록 어렵게 만들까요? 이번 글에서는 그 이유를 과학적·기술적 측면에서 분석해 보겠습니다.
1. 화성의 얇은 대기 – 낙하 속도는 줄이기 어려운데, 공기 저항은 부족
화성의 대기는 지구의 약 1% 수준밖에 되지 않습니다. 공기가 희박하다는 건 착륙 시 대기 저항을 이용해 속도를 줄이기 어려움을 의미합니다. 지구에서는 낙하산만으로도 속도를 충분히 줄일 수 있지만, 화성에서는 낙하산만으로는 속도를 감속하기에 역부족입니다.
그래서 대부분의 착륙선은 낙하산과 함께 역추진 로켓(제동 엔진)을 함께 사용하거나, 공기 주머니(에어백), 하늘에서 로버를 내려주는 ‘스카이 크레인(Sky Crane)’ 같은 복합 기술을 동원합니다.
2. 진입각과 속도의 정밀 제어 필요
화성 대기권 진입 시 진입각도가 너무 가파르면 탐사선이 타버릴 수 있고, 반대로 너무 얕으면 화성의 중력에 이끌리지 않고 튕겨나갈 수 있습니다. 따라서 진입 속도, 각도, 방향 등을 정밀하게 계산해야 하며, 이는 복잡한 수학과 실시간 제어 기술이 요구됩니다.
이 단계는 몇 분 안에 모든 게 결정되므로, "7분의 공포(7 minutes of terror)"라고도 불립니다. 착륙선이 스스로 판단해 착륙을 진행해야 하므로, 고도의 자동화된 소프트웨어와 하드웨어 시스템이 필수입니다.
3. 통신 지연 – 실시간 조종이 불가능
지구와 화성 간 거리로 인해 양방향 통신에는 평균 10~20분의 지연이 발생합니다. 즉, 지상에서 "멈춰!"라고 명령해도 탐사선에는 너무 늦게 전달됩니다. 이런 이유로 화성 착륙은 **전적으로 자동화된 시스템에 의존**해야 합니다.
실시간 원격 제어가 불가능한 만큼, 모든 변수와 시나리오를 예측하고, 탐사선이 스스로 판단할 수 있도록 하는 기술이 요구됩니다. 이는 AI 및 자율 주행 기술의 발전과도 연결되어 있습니다.
4. 착륙 지형의 불확실성
화성 표면은 자갈, 모래, 암석, 경사면 등 매우 다양한 지형으로 이루어져 있습니다. 사전에 아무리 사진으로 지형을 분석하더라도, 실제 착륙 시점의 바닥 상태는 완전히 예측 불가능할 수 있습니다.
이를 해결하기 위해 NASA는 Terrain Relative Navigation (지형 인식 착륙 기술)을 퍼서비어런스에 처음 도입했습니다. 탐사선이 착륙 중 실시간으로 주변 지형을 인식하고, 가장 안전한 착륙 지점을 선택하는 기술입니다.
5. 기술 실패율 – 성공률은 아직도 50% 미만
놀랍게도 지금까지 화성에 시도된 전체 착륙 미션의 절반 이상이 실패했습니다. 특히 소련, 유럽, 인도, 중국 등 다수의 국가들이 도전했지만, 많은 경우 착륙 직전 통신 두절, 역추진 실패, 낙하산 문제 등으로 미션이 종료되었습니다.
성공적으로 착륙해 임무를 수행한 사례는 대부분 미국 NASA의 탐사선에 한정되어 있으며, 이는 착륙 기술의 난이도를 반증하는 지표이기도 합니다.
맺음말: 화성 착륙, 아직도 '불가능에 가까운 도전'
화성은 멀고도 험한 행성입니다. 단지 거리가 먼 것이 아니라, 지구와 너무 달라서 접근 방식 자체가 달라야 하는 곳입니다. 얇은 대기, 통신 지연, 불확실한 착륙 지형 등 수많은 변수 속에서 화성 착륙은 여전히 ‘불가능에 가까운 도전’입니다.
그러나 인류는 그 도전을 계속 이어가고 있으며, 성공률은 점점 높아지고 있습니다. 언젠가 인간이 직접 화성에 발을 딛는 날, 이 복잡한 착륙 기술은 그 기초가 될 것입니다.