지표면 아래 2미터, 화성의 비밀을 캔다

NASA가 유럽우주국(ESA)의 로절린드 프랭클린(Rosalind Franklin) 화성 탐사로버 임무에 대한 자체 기여 프로젝트인 ROSA(Rosalind Franklin Support and Augmentation)의 본격 추진(implementation)을 공식 승인하고, SpaceX의 팰컨 헤비(Falcon Heavy) 로켓을 발사체로 선정했다. 발사는 이르면 2028년 말로 예정되어 있으며, 탐사로버의 화성 도착 목표는 2030년이다. 로절린드 프랭클린 탐사로버는 화성 지표면 2미터 깊이까지 드릴링(drilling)이 가능한 인류 최초의 화성 탐사 차량으로, 생명체 존재의 흔적을 찾는 데 초점이 맞춰져 있다.

왜 지금 이 결정이 중요한가

이번 NASA의 결정은 단순한 발사체 선정을 넘어, 국제 우주 협력의 재편과 화성 탐사 과학의 새 장을 여는 신호탄으로 해석된다. 로절린드 프랭클린 임무는 유럽과 러시아가 공동으로 추진하던 엑소마스(ExoMars) 프로그램의 핵심이었다. 2022년 러시아의 우크라이나 침공 이후 ESA가 러시아 국영 우주기관 로스코스모스(Roscosmos)와의 협력을 전면 단절하면서 임무 전체가 기로에 섰었다. NASA가 대체 파트너로 참여하기로 결정하면서 이 임무는 사실상 유럽-미국 공동 프로젝트로 탈바꿈했다.

이 탐사로버는 현재 운용 중인 퍼시비어런스(Perseverance)나 큐리오시티(Curiosity)와 근본적으로 다른 과학적 역량을 갖추고 있다. 기존 탐사로버들이 지표면 혹은 수 센티미터 깊이의 토양을 분석했다면, 로절린드 프랭클린은 2미터 심층 시추(driling) 장비인 엑소마스 드릴(ExoMars Drill)을 탑재해 태양 자외선과 산화 작용이 미치지 않는 지하층의 유기물을 직접 채취할 수 있다. 과학계는 이 구간이야말로 화성 생명체 흔적이 보존되어 있을 가능성이 가장 높은 지층으로 보고 있다.

임무 구성: ESA가 이끌고 NASA가 지원한다

임무의 총괄 리더십은 ESA가 맡는다. ESA는 탐사로버 본체, 착륙 플랫폼(landing platform), 캐리어 모듈(carrier module), 화성 표면 운용 전반을 책임진다. NASA는 발사 서비스(Falcon Heavy 계약), 제동 엔진(braking engine), 히터 유닛(heater unit) 등 임무의 지구 출발 및 화성 진입 단계에서 핵심 구성 요소를 제공하는 역할을 맡는다.

NASA가 팰컨 헤비를 선택한 배경에는 페이로드(payload) 성능과 비용 효율성이 있다. 팰컨 헤비는 저궤도 기준 최대 63.8톤의 페이로드 역량을 보유한 현존 최강급 운용 로켓으로, 화성까지의 장거리 항법에 필요한 에너지 마진과 안정성을 갖추고 있다. 이전 ExoMars 임무에서 러시아의 프로톤-M(Proton-M) 로켓을 사용했던 것과 대비된다.

이 흐름은 언제부터였나: ExoMars의 기나긴 여정

로절린드 프랭클린 임무의 역사는 화성 탐사를 둘러싼 국제 지정학의 굴곡을 그대로 반영한다.

2005년: ESA와 NASA가 공동으로 ExoMars 프로그램 구상을 시작. 초기에는 미국-유럽 공동 프로젝트였다.

2011년: NASA가 예산 문제로 ExoMars에서 발을 빼면서 ESA는 러시아 로스코스모스와 협력 협약을 체결한다.

2016년: ExoMars 1단계로 가스 추적 궤도선(Trace Gas Orbiter)과 착륙 실증선 스키아파렐리(Schiaparelli)가 발사됐지만, 스키아파렐리는 착륙 중 추락해 임무 실패로 기록됐다.

2020년: 탐사로버가 포함된 ExoMars 2단계(로절린드 프랭클린)가 발사될 예정이었으나, 낙하산 시스템 결함이 발견되어 2022년으로 연기됐다.

2022년 2월: 러시아의 우크라이나 침공 직후 ESA는 로스코스모스와의 모든 협력을 공식 중단한다. 발사체뿐 아니라 러시아가 제공하기로 했던 착륙 플랫폼과 과학 장비 일부까지 대체해야 하는 상황이 됐다.

2022~2024년: ESA는 NASA와 협의를 이어갔고, NASA는 ROSA 프로젝트를 통해 공동 참여 방안을 검토했다.

2025~2026년: NASA의 ROSA 프로젝트가 설계(design) 단계를 마치고 본격 추진(implementation) 단계로 전환. 팰컨 헤비 발사체 선정이 공식화됐다.

이전 화성 탐사로버와의 비교

[전문가 분석] 2030년 이후 화성 탐사의 판도

이번 ROSA 승인과 팰컨 헤비 선정은 세 가지 측면에서 향후 화성 탐사의 궤도를 바꿀 가능성이 높다.

첫째, 과학적 돌파구. 생명체 탐색에 있어 지표면 2미터 심층 시추는 게임 체인저가 될 수 있다. 화성 표면은 강한 자외선과 과산화물이 유기물을 분해하는 환경이지만, 지하 1~2미터 깊이에서는 이 같은 파괴 메커니즘이 현저히 약해진다. 과거 생명체 혹은 현재 미생물의 증거가 이 깊이에 보존되어 있을 가능성이 있으며, 로절린드 프랭클린이 최초로 이를 직접 검증하는 탐사선이 될 것이다.

둘째, 국제 우주 협력의 재구조화. 러시아 배제 이후 ESA-NASA 협력이 심화되는 흐름은 향후 달, 화성, 목성계 탐사에서도 유사한 구조로 반복될 가능성이 높다. NASA가 발사체와 추진 시스템을 제공하고, ESA가 과학 탑재체와 운용을 담당하는 분업 모델은 양측 모두에게 효율적인 협력 방식으로 자리 잡을 수 있다.

셋째, SpaceX의 심우주 탐사 진입. 팰컨 헤비가 정부 주도 화성 탐사 임무의 공식 발사체로 채택된 것은 SpaceX의 정부 우주 탐사 임무 참여가 더욱 확대될 것임을 시사한다. 스타십(Starship) 개발이 완료될 경우, 2030년대 이후 화성 탐사에서 SpaceX의 역할은 발사체 공급자를 넘어 독자적인 화성 탐사 주체로까지 확장될 가능성이 있다.

다만 변수도 적지 않다. 2028년 발사 창(launch window)은 화성과 지구의 상대적 위치에 따라 26개월마다 열리는 특성상, 기술적 지연이 발생하면 다음 창인 2031년까지 기다려야 할 수도 있다. 또한 트럼프 행정부 이후 미국 연방 예산 압박이 지속되는 상황에서 ROSA 프로젝트의 예산이 안정적으로 유지될 수 있을지도 지켜봐야 할 대목이다.