화성에서 산소 생산 가능성 열었다 - 동아사이언스

MIT "화성 다양한 대기조건서 생성 확인"

지난해 2월부터 화성에서 탐사를 시작한 미국항공우주국(NASA)의 화성 탐사로버 '퍼서비어런스'에는 산소를 생산하는 목시(MOXIE)가 장착돼 있다. NASA/JPL-Caltech 제공

미국 매사추세츠공대(MIT) 헤이스택 관측소 연구팀이 화성에 풍부한 이산화탄소로 산소를 만드는 데 성공해 국제학술지 '사이언스 어드밴시스' 8월 31일자에 발표했다.

지난해 2월 화성에 도착한 미국항공우주국(NASA)의 달 탐사로버 '퍼서비어런스'에는 MIT 헤이스택 관측소 연구팀이 만든 산소 생산 실험 장치인 목시(MOXIE)가 실려 있다. 추후 유인 화성탐사 임무에서 우주비행사에게 필요한 산소를 자급자족할 수 있는지를 실험하기 위해서다.

목시는 화성의 대기를 순수한 산소로 안정적이고 효율적으로 변환했다. 필터를 통해 대기 중 오염물질을 걸러내고, 고체 산화물 전해기(SOXE)에서 이산화탄소를 전기분해로 산소 이온과 일산화탄소로 분리했다. 산소 이온 두 개가 결합해 산소가 되면 생산량과 순도를 측정한 뒤 일산화탄소 가스와 함께 방출했다.

지난해 4월 NASA 제트추진연구소(JPL)가 화성에서 약 5g의 산소를 만드는 데 성공했다고 발표한 첫 실험을 포함해 지난해 말까지 수행된 7번의 실험을 통해 목시는 시간당 6g의 산소를 만들어낼 수 있다는 사실이 입증됐다. 

산소 생성 실험은 화성의 낮과 밤 등 다양한 대기조건에서 이뤄졌다. 제프 호프만 MIT 헤이스택 연구소 연구책임자는 "화성의 대기 밀도는 1년 사이 두 배 이상 변할 수 있고 기온차도 100도에 달할 정도로 변화가 많다"며 "(연구 결과는) 모든 시즌에 산소를 생성할 수 있다는 사실을 보여준다"고 말했다.

목시의 성능이 입증되면서 연구팀은 대기 밀도와 이산화탄소가 많은 화성의 봄에 산소 생산량을 늘려 실험할 계획이다. 마이클 헥트 MIT 헤이스택 관측소 목시 임무 수석연구원은 "모든 기준을 높이고 가능한 한 오래 실험을 진행해 볼 예정"이라고 말했다.

목시 장비의 마모 징후가 있는지도 지속적으로 확인할 계획이다. 퍼서비어런스에는 목시 외에도 다른 실험 장비가 장착돼 있어 현실적으로 산소 생성 실험만 진행하기는 어렵다. 다만 연구팀은 실험을 진행하는 것처럼 장비를 켜고 끄기를 반복하며 문제가 생기는지 여부를 확인하게 된다.

연구팀은 유인 화성탐사 임무 전까지 수백 그루의 나무가 만들어내는 양 만큼의 산소를 지속적으로 생산할 수 있도록 스케일 업 하겠다는 청사진을 밝혔다. 퍼서비어런스에 탑재된 목시의 현재 버전은 토스트 크기의 장비로 임무기간 동안만 사용할 정도의 성능을 갖췄다. 만약 본격적으로 화성에서 산소 공장을 운영하려면 더 큰 장치가 필요하다.

헥트 수석연구원은 "(지구 아닌) 다른 행성의 자원을 실제로 활용할 수 있다는 것을 증명한 첫 번째 결과"라고 말했다.

미국 매사추세츠공대 헤이스택 연구소가 주도개 개발한 목시(MOXIE). NASA/JPL-Caltech 제공

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