전화카드한장

 외계 탐사를 위한 NASA의 과거 현재 미래의 미션 히스토리 

Are we alone in the universe? 우주에서 우리는 혼자인가?

이 질문은 20세기 후반부터 천문학, 우주생물학을 비롯 여러 학문에서 탐구하는 분야이자 우리 인류가 풀어야 할 가장 큰 숙제입니다. 지금까지 우리가 아는 유일한 생명체는 바로 여기 지구에 존재하고 있습니다. 과연 저 광활한 우주의 다른곳에도 우리 지구와 같은 행성이 있을까요? 우리 인류와 같은 지적 생명체가 존재할까요?

NASA를 필두로 해서 여러곳에서  우리의 고향인 지구 너머의 삶에 대한 근본적인 질문에 답할 수 있도록 태양계와 그 너머를 탐구하고 있습니다. 화성의 거주 가능성을 연구하고 바다가 존재할 것으로 여겨지는 토성과 목성의 위성인 타이탄과 유로파 같은곳을 조사하는 것부터 먼 별 주위에 지구 크기의 행성을 식별하는 것에 이르기까지 인류 과학 임무는 지구 너머에 있는 생명의 명백한 징후를 찾기 위해 많은 협력을 하고 있습니다.

특히 우주 탐사에 언제나 선두에 서 있는 NASA의 우주 생물학 연구에 있어서 과거, 현재의 미션 그리고 미래에 어떤 미션을 하는지 간단히 살펴보겠습니다.

NASA가 태양계를 탐구함에 따라 지구상의 생명체와 다른 세계에서의 생명체에 대한 이해는 많은 발견과 함께 변화했습니다. 특히 남극 대륙의 극지 고원에서 바다 깊은 곳까지 지구의 극한 환경에서 유기체에 대한 연구는 우리가 알고 있는 생명체가 적응력이 뛰어나지만 항상 찾기가 쉽지는 않다는 것을 확인했습니다.

생명체를 찾는데에는 큰주의가 필요하며 우주 생물학의 렌즈를 통해 지구상의 생명체를 연구함으로써 얻은 지식에 기반합니다. 그러나 우주 어딘가에 뭔가가 있더라도 우리는 그것을 인식하는 방법을 아직 모를 수도 있습니다. 

Viking 1 & 2  (바이킹 1호, 2호)

지금으로 부터 46년 전인 1975년 8월 20일과 1975년 9월 9일에 발사된 바이킹 1호와 2호 프로젝트는 우주선을 화성 표면에 안전하게 착륙시키는 미국 최초의 임무가 되면서 우주탐사 역사에 있어 새로운 이정표를 찍었습니다.

바이킹 1, 2호는 각각 궤도선과 착륙선으로 구성되어 있는데 NASA가 다른 행성에서 생명체를 찾기위한 첫 번째 시도 였으므로 우주 생물학에 전념한 첫 번째 임무였습니다. 이 임무의 생물학 실험은 화성 토양에서 예상치 못한 화학적 활동을 드러냈지만 착륙 지점 근처에 살아있는 미생물이 존재한다는 명확한 증거를 찾지는 못했습니다.

Galileo (갈릴레오 탐사선)

1989년 10월 18 일에 우주 왕복선 아틀란티스에 의해 지구 궤도로 올려진 후 갈릴레오는 1995년 12월 7일 금성과 지구의 중력 보조 비행(gravitational assist flybys)후 목성에 도착하여 목성을 공전하는 최초의 우주선이되었습니다.

목성 궤도에 들어간 갈릴레오 탐사선은 거의 8년 동안 목성을 공전했으며 목성의 모든 주요 위성을 아주 가까이 지나갔습니다. 갈릴레오는 계속해서 우주 생물학 과학을 형성하는 많은 데이터를 지구로 보내왔습니다. 특히 목성의 얼음 위성인 유로파에 지구에서 존재하는 액체 상태의 물의 양보다 더 많은 물이 있는 지하 바다의 존재한다는 증거를 가지고 있다는 사실을 발견했습니다.

이러한 발견은 또한 행성의 표면에 액체 물이 지속될 수 있는 별과의 거리인 시스템의 전통적인 "habitable zone(거주 가능 구역)" 외부의 거주 가능한 환경에 대한 탐색을 확장했습니다. 

Cassini  (카시니  탐사선)

1997년 10월 15일 발사된 카시니는 2004년 7월 1일 토성 궤도에 진입한 후 13년 동안 토성과 토성의 위성, 그 시스템을 연구했습니다. 카시니의 연구는 우리를 놀라운 세계로 이끌고 생명체가 존재할 수 있는 종류의 세계에 대한 이해를 넓혔습니다. 특히 카시니호에 실려있던 호이겐스 탐사선이 토성의 위성인 타이탄의 짙은 대기를 뚫고 착륙하면서 타이탄에 대한 많은 정보를 우리에게 알려주었습니다.

타이탄에서 액체 탄화수소로 가득 찬 호수와 바다를 발견했으며 우주 생물 학자들은 이러한 액체 탄화수소가 타이탄 생명체의 잠재력에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 연구하고 있습니다. 카시니는 또한 토성의 작은 위성인 엔셀라두스에서 분출하는 얼음 기둥을 목격했습니다. 카시니호가 이 분출하는 얼음 기둥을 통과할 때 바닷물과 유기 화학 물질의 증거를 발견했습니다. 이것은 엔셀라두스의 표면 아래에 거주 가능한 환경이 존재할 수 있는지에 대한 의문을 제기했습니다.

Spirit and Opportunity Mars Exploration Rovers ( 스피릿, 오퍼튜니티 화성 탐사 로버)

쌍둥이  화성 탐사 로버인 Spirit과 Opportunity는 각각 2003년 6월 10일 2003년 7월 7일에 발사되어 화성에 물이 존재했는지에 대한 해답을 찾기 위한 탐사를 했습니다. 원래 3개월이라는 비교적 짧은 기간의 임무였던 두 로봇 탐험가는 원래 임무 기간보다 훨씬 오래 살아남아 화성 표면에서 데이터를 수집하는 데 수년을 보냈습니다.     

스피릿과 오퍼튜니티는 생명의 핵심 성분인 액체상태의 물이 한때 화성 표면을 가로 질러 흘렀다는 것을 증명하는 첫 번째 임무였습니다. 그들의 발견은 화성의 지질학과 과거 환경에 대한 우리의 이해를 형성했으며, 중요한 것은 화성의 고대 환경이 한때 생명에 적합했을 수도 있음을 시사했습니다. 

Kepler and K2  (케플러 우주망원경과 K2)

2009년 3월 7일 델타 II 로켓에 실려 우주로 발사된 케플러 우주 망원경은 NASA의 첫 번째 행성 사냥 임무를 맡게되었습니다.  케플러 우주 망원경은 태양계와 그 너머에서 생명체를 찾는 길을 열었으며 케플러의 연구에서 중요한 부분은 멀리 떨어진 별 주위에 지구 크기의 행성을 찾아내는데 있었습니다.

심 우주에서 9년을 보낸 후, 우리의 하늘이 수십억 개의 숨겨진 행성 (별보다 더 많은 행성)으로 채워질 것이라는 데이터를 수집 한 후 케플러 우주 망원경은 2018년에 폐기되었습니다. 케플러는 2,600개 이상의 외계 행성 발견했습니다.

Spitzer (스피처  우주망원경)

2003년 8월 25일에 발사된 스피처 우주 망원경은 우주에서 16년 동안 우주에 대한 적외선 뷰를 사용하여 외계 행성을 연구하기 위한 최고의 도구로 사용되었습니다. 스피처는 태양계 외부 행성 또는 외계 행성의 대기에서 빛을 직접 감지하는 최초의 망원경 중 하나로 행성 과학의 새로운 시대를 열었습니다. 이를 통해 과학자들은 대기의 구성을 연구하고이 먼 세계의 날씨에 대해서도 배울 수 있었습니다.  

스피처의 적외선 기기를 통해 과학자들은 많은 별들이 탄생하는 가스구름, 은하의 중심, 새로 형성되는 행성계 등 광학 망원경에서 숨겨져 있는 우주 지역을 들여다 볼 수 있었습니다. 스피처의 적외선 눈은 또한 천문학자들이 갈색 왜성, 태양 외 행성, 거대한 분자 구름, 다른 행성에서 생명체의 비밀을 간직 할 수있 는 유기 분자와 같은 더 차가운 물체를 우주에서 볼 수있도록 했습니다.

Hubble ( 허블  우주 망원경)

1990년에 발사된 이후 허블 우주 망원경은 우주 생물학에 엄청난 공헌을 했습니다. 천문학자들은 허블을 사용하여 태양 외 행성의 대기 구성을 처음으로 측정했으며, 허블은 이제 나트륨, 수소 및 수증기와 같은 구성 요소로 외계 행성 대기를 강력하게 특성화하고 있습니다. 허블 관측은 또한 어린 별 주변의 먼지와 원반형태의 잔해들을 연구해 행성이 어떻게 형성되는지에 대한 단서를 제공하고 있습니다.

허블 우주 망원경은 아주 먼곳의 표적만을 탐사하는것은 아니며 소행성, 혜성, 행성 및 달을 포함한 태양계 내의 물체를 연구하는 데에도 사용되었습니다 예를 들면 바다를 가지고 있을것으로 예상되는 얼음 위성인 유로파 및 가니메데를 연구하기도 했으며 태양계와 그 너머에서 생명의 잠재력에 대한 귀중한 통찰력을 제공해 오고 있습니다.

MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution)

2013년 11월 18일에 발사된 MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution )은 약 1년 후 화성 궤도를 돌기 시작했습니다. 그 이후로 임무는 화성의 대기와 기후의 역사를 이해하는 데 근본적인 기여를 하고 있습니다.     

이전에 보냈던 화성 탐사선들에 의해 화성에 예전에는 물이 존재했다는 것을 알게 되었습니다. 우주 생물학자들은 그렇다면 화성이 언제 어떻게 물을 잃어버리게 되었는지 더 잘 이해하고 거주 가능한 환경이 행성 표면에 존재할 가능성이 가장 높았던 시기를 확인하기 위해 MAVEN이 연구하는 대기 데이터를 사용하고 있습니다.  

Mars Odyssey  (화성 오디세이 )

2001년 4월 7일 발사된 이래 화성에서 가장 수명이 긴 우주선이 된 Mars Odyssey는 20년이 넘는 동안, 얼음을 찾고 착륙 지점을 평가하며 행성의 신비한 달을 연구하는 데 도움을 주고 있습니다.

Mars Odyssey는 화성의 표면을 구성하는 화학 원소와 광물의 글로벌 지도를 제공하며 이 상세한 지도는 우주 생물학자가 화성 환경의 진화와 생명에 대한 잠재력을 결정하는 데 사용됩니다.  

Mars Reconnaissance Orbiter (화성 정찰 궤도선)

2005년 8월 12일에 발사된 NASA의  화성 정찰 궤도선(MRO : Mars Reconnaissance Orbiter)은 물이 화성 표면에 오랫동안 지속되었다는 증거를 찾고 있습니다. 다른 화성 임무에서 화성의 역사에서 물이 표면을 가로 질러 흐르고 있음을 보여 주었지만, 물이 생명체를 위한 서식지를 제공할 만큼 충분히 오래동안 존재했었는지 여부는 여전히 미스터리로 남아 있습니다.  

MRO의 데이터는 과거와 현재의 화성에서 거주 가능한 환경의 잠재력을 연구하는 우주 생물 학자에게 필수적입니다. 또한 이러한 연구는 화성의 기후 모델을 구축하고 먼 별을 공전하는 외계 행성의 잠재적 거주 가능성에 대한 비교 행성학 연구에 사용하는 데 중요합니다.     

Curiosity Mars Rover (큐리오시티 화성 탐사 로버)

 
2011년 11월 26일 발사된 큐리오시티는 화성을 탐사하면서 지금까지 미생물의 생활을 지원할 수 있는 환경을 조사하고 있습니다.다시 말해, 이 로버의 임무는 화성의 기후와 지질학을 연구하여 생명에 필요한 모든 성분 (물, 탄소, 에너지 원 등)을 갖추고 있는지 확인하는 것입니다.

2012년 큐리오시티가 화성에 착륙한지 거의 9년이 지났지만 이 로봇 지질학자는 계속해서 새로운 발견을 하고 있습니다. 큐리오시티는 수십억 년 전에 담수 호수가 게일 그레이터를 채웠다는 증거를 발견했으며 화성의 호수와 지하수는 수백만 년 동안 지속되었으며 생명에 필요한 모든 핵심 요소를 포함하고 있어 화성이 한때 거주 가능했음을 우리에게 보여줍니다. 

TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite) Mission

2018년 4월 18일에 발사된 환승 외계 행성 조사 위성 (TESS : Transiting Exoplanet Survey Satellite)은 외부 태양계의 행성에 대한 탐색의 다음 단계 미션입니다. 2018년에 시작된 TESS는 전체 하늘을 조사하는 임무를 수행하고 있으며 인근 밝은 별 주변의 수천 개의 외계 행성을 발견하고 분류할 예정입니다.  

현재까지 TESS는 확인된 외계 행성 120개 이상과 행성 후보 2,600개 이상을 발견했으며 이 행성 사냥꾼은 NASA에서  곧 발사할 제임스 웹(James Webb) 우주 망원경이 연구하게 될 외계 행성 표적을 계속 찾아 내는데 사용되고 있습니다.

Perseverance Mars Rover (퍼서비어런스 화성 탐사 로버)

2020년 7월 30일 발사된 화성 탐사 로버인 퍼서비어런스는 2021년 2월 18일에 화성에 안전하게 착륙했습니다. 이 탐사 로버에는 아주 작은 헬리콥터인 인제뉴어티(Injenuity)가 탑재되어 있었는데, 이 화성 헬리콥터는 얼마전 인류최초로 다른 행성에서 동력 비행에 성공했습니다. 

NASA의 최신 로봇 우주 생물학자인  퍼서비어런스 탐사선은 화성 탐사의 새로운 시대를 열었습니다. 이 탐사선은 화성의 고대 미생물의 흔적을 찾을 것이며, 이는 화성의 과거 거주 가능성을 탐구하는데 있어 중요한 역할을 할 것입니다.

이 임무를 차별화하는 핵심적인 부분은 탐사선이 화성의 암석과 토양의 핵심 샘플을 수집 할 수있는 드릴을 가지고 있으며,  자세한 분석을 위해 지구로 다시 운송할 미래의 화성 샘플 반환 임무에서 픽업 할 수 있도록 밀봉된 튜브에 보관 한다는 것입니다.   

James Webb Space Telescope (제임스 웹 우주 망원경 )

2021년 11월에 발사 예정인 제임스 웹 우주 망원경은 다음 십년간의 최고의 우주 기반 관측소가 될 것입니다. 웹 우주 망원경은 6.5미터의 주 거울이 달린 대형 적외선 망원경입니다.   

웹 우주망원경의 관측은 우리 태양계의 행성과 달, 그리고 잠재적으로 지구와 같은 외계 행성에서 생명체를 존재할 수있는 먼 태양계의 형성을 포함하여 우주 역사의 모든 단계를 연구하는 데 사용될 것입니다. 웹 망원경은 또한 다른 별을 공전하는 행성의 대기를 자세히 관찰하여 태양계 너머의 지구와 같은 행성에서 생명체의 구성 요소를 찾을 수 있습니다.  

Europa Clipper Mission  

목성의 위성인 유로파는 생명체를 품고 있을 가능성이 있습니다. 유로파 클리퍼의 임무는 유로파의 상세한 정찰을 수행하고 얼음으로 된 이 위성의 생활에 적합한 조건을 조사 할 것입니다. 2024년 발사를 목표로 하는이 임무는 유로파의 얼음 지각 아래의 존재할 것으로 예상되는 액체 바다에 대한 강력한 증거를 찾기위한 자세한 조사를 수행하기 위해 목성 주위를 공전하게 될 것입니다.

유로파 클리퍼 (Europa Clipper)는 생명체 탐지 임무는 아니지만, 지하 바다가 있는 얼음 위성이 생명을 품을 능력이 있는지 조사할 것입니다. 유로파의 거주 가능성을 이해하면 과학자들이 지구에서 생명체가 어떻게 발전했는지와 지구 너머 생명체를 찾을 수있는 잠재력을 더 잘 이해할 수 있습니다.  

Dragonfly Mission to Titan 

Dragonfly 임무는 토성의 가장 크고 풍부한 유기체가 존재하는 위성인 타이탄에 착륙하여 탐사하기 위해 회전익기를 제공합니다. 2027년에 발사될 예정이며 2034년에 도착할 예정입니다.

타이탄은 지구처럼 표면에 메탄으로 이루어진 액체가 존재하며 또한 이 메탄이 대기 순환을 하는 아주 독특한 위성입니다. Dragonfly는 우주 생물학 및 생명 기원 연구가 최우선 목표입니다. 

이 임무는 2017년 4월에 Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL)가 NASA의 New Frontiers 프로그램에 제안했으며, 2017년 12월에 두 개의 최종 후보 (12개 제안 중) 중 하나로 선정되어 임무의 개념을 더욱 구체화했습니다. 2019년 6월 27일, Dragonfly는 New Frontiers 프로그램의 네 번째 미션으로 선정되었습니다

이 혁신적인 임무는 타이탄과 지구 모두에서 공통적인 프리 바이오틱 화학 과정을 찾기 위해 다양한 위치를 탐색 할 것입니다. 타이탄은 초기 지구와 유사하며 이러한 조건에서 프리 바이오틱 화학이 어떻게 진행되었는지에 대한 단서를 제공 할 수 있습니다.  

Nancy Grace Roman Telescope 

2025년에 발사예정인 로마 우주 망원경은 허블 적외선 기기보다 200배 더 큰 시야를 갖고 있어 더 짧은 시간의 관측으로도 더 많은 하늘을 포착 할 수 있습니다. 획기적인 천체 물리학과 우주론 이외에도 로마 우주 망원경은의 주요 도구인 Wide Field Instrument에는 외계 행성 탐사에 필요한 여러가지 장비들이 탑재되어 있습니다.

이 장비들을 이용하면 내부 은하수에 대한 마이크로 렌즈 조사를 수행하여 별의 거주 가능 구역 내에서 더 먼 궤도를 도는 행성들을 조사할 것이며, 100,000 개 이상의 외계 행성에 추적을 할것입니다.

또한 별의 눈부심을 차단하고 천문학 자들이 주위를 도는 거대한 행성을 직접 이미지화 할 수있는 코로나 그래프 도구인 "Starglasses"가 장착 될 것입니다. 코로나 그래프는 인근 별의 거주 가능 지역에 있는 더 작고 바위 같은 행성을 이미지화하고 특성화하기 위해 미래의 임무에 필요한 기술을 우주에서 최초로 시연 할 것입니다.

로마 우주망원경의 코로나 그래프는 우리 태양계 너머의 새로운 세계 발견에 기여할 수 있는 관측을 할 예정이며, 생명체에 적합한 외계 행성 연구에 발전을 가져올것으로 예상됩니다.