화성으로 가는
여섯 사람

서울의 랜드마크 사업을 검토했던 질문설계자에게 새로운 의뢰가 들어왔다.

“화성에 사람이 살 수 있는 기지를 만들려고 합니다. 첫 탐사대를 보내는 계획을 함께 검토해 주십시오.”

회의실에는 사업 책임자와 우주선 설계자, 비행 경로를 계산하는 담당자가 앉아 있었다. 대원들이 마실 물과 숨 쉴 공기를 맡은 생명유지 담당자, 의료 담당자, 탐사대장도 자리를 잡았다.

기지 담당자가 원격으로 가동할 설비와 사람이 점검할 작업을 나누었다. 과학 담당자는 사람이 현장에서 판단하며 수행할 연구를 설명했다. 첫 임무에 꼭 필요한 일과 다음 탐사대로 넘길 일을 구분하자 운반할 장비도 달라졌다.

사업 책임자는 계획서 첫머리를 고쳤다.

“여섯 사람이 화성 기지를 운영하고, 다음 탐사대가 사용할 수 있는지 확인한 뒤 지구로 돌아온다.”

질문설계자는 그 아래에 출발, 현지 체류, 귀환에 필요한 물자를 함께 적도록 했다.

기지 담당자는 무인 운전 계획을 펼쳤다. 전원 장치를 켜는 명령만으로는 확인할 수 없는 일이 있었다. 장비를 계속 작동시켰을 때의 출력, 거주 시설의 공기 누출, 비축 물자의 보관 상태를 함께 봐야 했다. 로봇이 교체할 수 있는 부품과 사람이 와야 손댈 수 있는 부품도 달랐다.

귀환 담당자가 화성 표면에서 다시 떠오를 장비의 점검 항목을 더했다. 현지에서 귀환용 추진제를 만드는 방식을 택한다면, 생산량과 저장 상태를 무엇으로 확인할지도 출발 계획에 들어가야 했다. NASA가 검토해 온 화성 상승선 구상에서도 선행 배치와 장기간 대기 중의 정상 작동은 중요한 문제다. 자료 1

이 프로젝트는 필수 시설의 현지 가동 상태를 확인한 뒤 사람을 보내는 방안을 기준으로 삼았다. 비행 중 상태가 바뀌면 다시 판단할 조건도 함께 만들었다.

질문설계자가 일정표를 가리켰다.

“이제 화물선과 유인선의 출발 날짜를 같은 표에 놓아 봅시다.”

비행 담당자가 두 항로를 화면에 띄웠다. 비행 시간을 줄이는 안과 추진제 사용량을 줄이는 안이었다.

NASA는 비교적 직접적인 화성 비행의 일반적인 소요시간을 약 7~10개월로 설명한다. 이 이야기에서 정한 여덟 달도 우주선과 항로를 검토하기 위한 가정이다. 실제 비행 기간은 선택한 설계에 따라 달라진다. 자료 3

사업 책임자는 발표하려던 날짜를 잠시 접었다. 일정표에는 화물 발사, 현지 가동 확인, 유인선 시험, 사람의 출발을 차례로 넣었다. 화성 체류 기간과 귀환 경로도 같은 표에서 비교했다. 각 단계가 늦어졌을 때 다시 계산할 항목을 옆에 적었다.

물과 식량, 예비 부품, 운동기구, 의료 장비가 운송 목록에 더해졌다.

우주선 설계자가 합계를 보여 주었다.

화성 기지에서만 쓰는 장비는 선행 화물로 옮겼다. 비행 중 수리에 필요한 공구는 대원들이 타는 배에 남겼다. 같은 기능을 하는 장비를 통일하면 줄일 수 있는 예비 부품도 찾았다.

담당자는 급유가 덜 된 경우와 출발이 늦어진 경우를 별도로 계산하기로 했다. 사람의 탑승 시점도 그 결과에 맞춰 정하도록 바꾸었다. 극저온 추진제를 우주에서 옮기는 기술에는 연결부의 밀폐, 온도 변화, 도킹 오차, 추진제 손실 같은 실제 개발 과제가 남아 있다. 자료 4

과학 담당자는 지구에서 가져간 미생물이 화성의 생명 탐사에 영향을 줄 수 있다는 점을 짚었다. 장비의 청결 관리와 현지 폐기물 처리에 필요한 물품도 준비 항목에 넣었다. 자료 5

회의가 끝났을 때 물자 목록에는 운반할 무게뿐 아니라 운반 방법과 사용 장소가 적혀 있었다.

생명유지 담당자는 물을 회수해 다시 쓰는 장치를 설명했다.

공기 처리 장치의 설명이 이어졌다. 물에서 산소를 얻는 장치와 대원들이 내쉰 이산화탄소를 제거하는 장치가 있었다. 공기 속 다른 오염물과 습도도 관리해야 했다. 자료 7

담당자가 저장 산소와 비상용 이산화탄소 제거 수단을 짚었다. 질문설계자는 예비 장치의 전원선을 따라갔다.

설계팀은 공기 처리 장치가 사용하는 주 전원을 끊어 보는 시험을 했다. 전원을 공유하는 안에서는 예비 장치도 멈췄다.

팀은 비상용 공기 처리 장치가 별도 전원으로 작동하는 안을 골랐다. 냉각 장치와 배관에도 함께 멈추는 부분이 없는지 살폈다. 이 장치로 대원들이 버틸 수 있는 시간과 주 장치를 수리하는 데 걸리는 시간을 비교하고, 늘어난 무게를 운송 계획에 반영했다.

탐사대장이 시험을 제안했다.

“고장 났다고 가정하고, 실제 배치대로 넣은 부품을 꺼내 교체해 보겠습니다.”

수리 담당 대원은 보관함을 열었다. 필요한 부품은 안쪽에 있었고, 앞에는 다른 화물이 쌓여 있었다. 배치도를 고쳐 부품과 공구를 함께 꺼낼 수 있게 했다. 예비품의 수량과 함께 고장 난 상태에서도 꺼내 쓸 수 있는지를 확인하는 시험이 추가됐다.

정비 담당자는 선내 3D 프린터로 만들 수 있는 물건과 완성품을 가져가야 할 부품도 구분했다.

식량 담당자가 비행일수에 맞춰 계산한 목록을 내놓았다.

NASA는 최대 5년 동안 안전성과 영양, 맛을 유지할 수 있는 탐사용 식량을 연구하고 있다. 음식은 제조와 보관, 운송과 임무 수행을 거쳐 마지막에 먹는 날까지 버텨야 한다. 자료 8

선내 재배 실험도 검토했다. 탐사대는 재배에 실패해도 계획한 식사를 할 수 있도록 저장 식량을 계산하기로 했다. 식사를 데울 전력과 물, 포장지를 모아 둘 공간도 운송 목록에 더해졌다.

화장실 배치도를 보던 질문설계자가 물었다.

생명유지 담당자가 임시로 사용할 장비와 오물이 새거나 냄새가 퍼지지 않게 보관할 방법을 설명했다. 청소와 세탁, 피부를 씻는 데 필요한 물품도 빠짐없이 포함했다.

이번에는 탐사대장이 침실 옆의 장비실을 짚었다.

NASA는 사생활 부족과 업무 부담, 가족과의 분리가 승무원의 심리와 수행 능력에 미치는 영향을 연구하고 있다. 자료 9

탐사대는 개인별 평가에 더해 실제로 함께 생활하고 일하는 훈련을 넣었다. 의견이 충돌했을 때 문제를 제기하는 방법, 지휘관의 결정을 다시 검토할 절차, 업무를 넘겨받는 순서도 정했다.

우주선 설계자는 전력을 만드는 장치와 저장하는 배터리를 설명했다.

그때 열을 관리하는 담당자가 다른 도면을 펼쳤다.

질문설계자는 물과 공기를 맡은 담당자를 다시 불렀다.

“냉각 장치 한 부분이 고장 났을 때, 여섯 사람이 사용할 수 있는 설비를 같이 표시해 주세요.”

담당자들은 정상 운전 도면 옆에 고장 상황의 도면을 그렸다. 다른 장비를 잠시 끄면 유지할 수 있는 기능과, 별도 예비 수단이 필요한 기능이 드러났다. NASA의 화성 비행 거주선 설계 연구도 전력, 열 관리, 생명유지, 정비를 서로 연결해 검토한다. 자료 10

외부 손상도 살폈다. 지구 주변에서는 우주쓰레기와 충돌할 위험을, 긴 항행에서는 작은 유성체에 선체나 외부 장비가 손상될 위험을 고려해야 했다.

선체를 구역별로 차단하는 방법과 남은 공간의 공기 처리 능력을 함께 검토했다. 선외 수리가 필요한 고장에 대해서는 대원, 우주복, 공구와 작업 위험을 따로 계산했다.

팀은 우주선 내부를 재현한 시험실로 이동했다. 훈련 진행자가 태양에서 강한 입자가 방출되는 상황을 알렸다.

대원 여섯 명이 방사선을 줄이도록 설계한 대피 공간에 들어갔다. 주변에는 물과 보급품을 배치해 차폐에 활용하는 방안이 검토되고 있었다.

대원들이 자리를 잡자 통로 일부가 막혔다. 비상 물품을 꺼내려면 한 사람이 다른 사람의 몸 위로 팔을 뻗어야 했다. 시험실에서 물품 배치를 바꾸고, 대원 한 명이 몸을 제대로 움직이지 못하는 경우에도 이동할 수 있는지 확인했다.

차폐를 맡은 담당자는 출발할 때와 물자를 사용한 뒤의 배치를 각각 계산하기로 했다.

팀은 개인별 노출량 측정, 경보 판단, 대피와 복귀 절차를 훈련에 넣었다. 남는 위험은 승무원에게 설명하고 출발 심사에서 평가할 항목으로 기록했다.

의료 담당자는 선내에서 검사하고 처치할 수 있는 범위를 설명했다.

화성 탐사에서는 신속한 의료 후송과 재보급, 실시간 원격 진료에 제약이 있다. NASA의 의료 운용 연구도 이 조건에서 승무원이 스스로 대응할 능력을 어떻게 갖출지 검토한다. 자료 12

탐사대장이 대원들의 업무표를 펼쳤다.

질문설계자는 착륙 뒤의 첫날 작업표를 함께 가져오게 했다.

운동기구를 싣는 데서 그치지 않고 사용할 시간, 고장 났을 때의 대체 운동과 수리 방법을 정했다. 대원의 회복을 기다려도 되는 작업은 도착 첫날의 일정에서 옮겼다. 거주 시설을 열고 생존에 필요한 장비를 작동시키는 일은 지친 대원들이 모두 정상적으로 일할 수 있다고 가정하지 않도록 고쳤다.

출발 절차를 검토하는 날, 질문설계자는 세 상황을 따로 꺼냈다.

발사 담당자는 기상과 로켓 상태 때문에 발사를 멈추는 절차, 대원을 대피시키고 구조하는 방법을 설명했다. 우주선 설계자는 지구 궤도에서 연결한 장비와 기밀, 전원, 추진제 상태를 점검하는 과정을 짚었다.

사업 책임자는 개발팀 밖의 전문가에게 시험 결과를 검토하도록 하고, 최종 출발 결정을 내릴 사람을 정했다. 중대한 결함이 남으면 출발을 멈출 권한, 새 위험을 설명받은 대원이 탑승을 철회할 절차도 이 프로젝트의 운영 원칙에 넣었다.

예산에는 발사와 도착에 드는 돈 외에 지연, 추가 시험, 장기 운영과 복귀 지원 비용을 포함했다. 관련 허가와 주파수 사용, 협력 기관의 책임을 확인할 담당자도 지정했다.

탐사대장은 비상 물자 목록과 출발 조건을 다시 읽었다. 질문설계자는 우주선의 실제 비행 실증으로 확인할 항목과 지상 훈련으로 확인할 항목을 구분하게 했다. 로켓, 급유와 착륙의 성능을 실내 훈련 결과로 대신할 수는 없었다.

계획을 고친 뒤, 팀은 출발부터 화성 접근까지 여러 시점을 골라 모의훈련을 진행했다.

이번에는 화성으로 비행하는 도중이었다. 우주선과 지구 사이에 편도 15분의 통신 지연이 있는 상황을 설정했다. 실제 지연은 두 행성의 위치와 비행 경로에 따라 달라지며, NASA는 화성 임무의 왕복 통신 지연이 최대 약 44분에 이를 수 있다고 설명한다. 자료 15

대원들이 장비를 점검하던 중 경보가 울렸다.

“전원 공급 장치 한 곳에 이상이 발생했습니다. 일부 공기 처리 장치가 정지했습니다.”

탐사대원은 센서 값을 다른 측정값과 대조했다. 탐사대장은 고장 난 구역을 분리하고 독립된 예비 수단을 사용하도록 했다. 다른 대원은 공기 상태를 확인했고, 정비 담당자는 바로 꺼낼 수 있게 재배치한 부품과 공구를 가져왔다.

지상 관제실의 질문설계자는 화면을 보고 있었다. 옆자리의 사업 책임자가 물었다.

탐사대장은 미뤄도 되는 실험을 중단하고 공기 처리와 냉각에 전력을 우선 배분했다. 수리 담당자가 부품을 바꾸는 동안 다른 대원은 비상 소모품의 사용량을 기록했다.

지구의 회신이 도착했을 때, 탐사대장은 이미 조치 결과를 보낸 상태였다.

“고장 구역을 분리했습니다. 예비 장치가 작동하고 있습니다. 현재 측정값과 사용한 물자량을 전송합니다.”

다음 훈련에서는 통신이 끊겼다. 항로를 수정할지 판단해야 하는데, 선내 컴퓨터의 위치 계산과 다른 센서로 추정한 위치가 맞지 않았다.

대원들은 측정 기록을 대조하고, 항로를 바꿀 수 있는 시간과 남은 추진제를 확인했다. 그런데 필요한 자료가 여러 화면에 흩어져 있었다. 자동 항법이 멈췄을 때 사용하는 절차를 찾는 데도 시간이 걸렸다.

훈련이 끝난 뒤, 질문설계자가 대원에게 물었다.

비행 담당자는 대원들이 판단에 필요한 정보를 이어서 볼 수 있게 화면을 고쳤다. 통신이 끊겨도 선내에 저장된 자료와 절차를 꺼내 쓸 수 있도록 했다. 다음 훈련에서는 같은 조건으로 다시 확인하기로 했다.

마지막 훈련은 화성에 가까워진 시점이었다.

화면에는 착륙 후보지와 먼저 보낸 거주 시설의 위치가 나타났다. 질문설계자는 두 표시 사이를 가리켰다.

착륙 담당자는 화성 대기에서 속도를 줄이는 과정과 엔진으로 내려앉는 과정을 설명했다. 대기 밀도와 바람, 지형은 착륙 위치에 영향을 주고, 엔진이 지표면의 흙과 돌을 날려 주변 시설을 손상시킬 가능성도 검토해야 했다. 사람과 많은 물자를 내려놓는 기술에는 기존 로봇 착륙의 성과에 더해 해결할 과제가 있다. 자료 16

사업 책임자가 새 운송 목록과 배치도, 훈련 기록을 책상 위에 놓았다. 화물의 발사 순서가 달라졌고, 비행 중 꺼내 쓸 예비품의 자리가 바뀌었다. 대원들은 지구의 회신을 기다릴 수 없는 상황에서 누가 무엇을 결정하는지 직접 연습했다.

기지 담당자가 거주 시설 내부 도면을 펼쳤다.

질문설계자는 출입문 안쪽을 가리켰다.

“여섯 사람이 화성에 내려서 우주복을 벗고 숨을 쉴 수 있는 곳부터 봅시다. 그 방의 전기와 공기는 무엇으로 유지합니까?”

다음 이야기: 제3편 정착 — 화성에서 첫날을 보내다.