탐사선이 우주로 날아가 외계 행성에 착륙하는 임무는 간단하지 않습니다. 미 우주항공국(NASA)이 온갖 기술을 사용해야 합니다. 화성에 1997년 도착한 패스파인더 탐사선은 에어백을 이용했습니다. 하강 시 펼쳐진 여러 에어백으로 충격을 방지했습니다. 2021년 발사한 퍼시비어런스 화성 탐사선은 스카이 크레인 로켓이라는 더 고도화된 방법으로 내려왔습니다. 공중에 떠 있는 로켓이 물체를 크레인처럼 표면으로 옮기는 기술입니다. 높은 곳에서 줄을 타고 내려오는 방식은 달에서도 적용한 기록이 있습니다. 아폴로 15호, 16호, 17호에 탑승한 우주 비행사들은 착륙선에서 도르래 줄로 달 탐사선을 내려놓았습니다.

하지만 NASA가 최초로 달 남극을 탐험하는 작전에서는 경사로가 도입됩니다. 2024년쯤 달에 도달할 탐사선 바이퍼(VIPER·Volatiles Investigating Polar Exploration Rover)는 대지에 닿기 위해 진입로를 굴러 내려가기만 하면 됩니다.

간단하지만 험난한 환경에서 효율적인 도구입니다. 다니엘 앤드루스 NASA 바이퍼 프로그램 담당자는 "다들 경사로를 어떻게 설계할지 알고 있으며, 처할 상황에 맞게 최적화하기만 하면 된다"고 말했습니다.

최근 NASA가 공개한 사진에서 바이퍼 시제품이 NASA 에임스 연구센터에서 실험 구동하고 있었습니다. 바이퍼 시제품이 좌우 바퀴로 한 쌍의 금속 경사로를 내려가는 모습이 찍혔습니다. 달에서 착륙 지점인 노빌 크레이터 가장자리는 지세가 험하다고 예상됩니다. 연구진은 극한으로 기울여진 지반에서 바이퍼가 움직일 수 있는 시 확인했습니다. 기울기를 더하고 바퀴마다 경사 고도가 변경된 길을 탐사선은 걸어 나갔습니다.

앤드루스는 "오른쪽과 왼쪽 바퀴 실험용 경사로뿐만 아니라 뒤로 가는 것도 있다"며 "그래서 착륙장에서 움직여야 하는 순간에 가장 안전하고 좋은 경사로를 선택할 수 있다"고 강조했습니다.

바이퍼는 달 분화구 관찰 및 감지 위성으로 수행한 LCROSS 임무의 후속작으로 볼 수 있습니다. 2009년 해당 기획에서 NASA는 달 남극에서 물을 찾아냈습니다. 바이퍼는 NASA가 더 정밀한 조사를 위해 제작한 장비입니다. 당시 프로젝트에 참여했던 앤드루스는 물 발견을 "달과 관련된 책을 다시 쓰도록 만들었다"며 "민간과 NASA와 다른 국가 우주 기관들이 다들 달로 돌진하는 현상의 시작이었다"고 평가했습니다.

얼음이 풍부하다면 채굴해 로켓 추진제를 제작할 수 있습니다. 또한 NASA가 2020년대 후반에 건설한 달 거주지에 식수를 공급하는 작업도 가능합니다.

지금까지 LCROSS는 달 남극에 있는 한 분화구에서 얼음이 존재한다는 사실만 알아냈습니다. 이동식 탐사선인 바이퍼는 얼음층 분포를 더 세밀하게 파악할 수 있습니다. 달 표면 아래를 시추할 계획입니다. 달까지 가는 과정도 쉽지 않지만, 이후에도 여러 장애물을 넘어야 합니다. 수십억 년 동안 햇빛이 닿지 않는 달 극지방 속 크레이터 지대는 지형이 가파릅니다. 

바이퍼는 시험 운전에서 15도 경사면까지 감당하는 모습을 보여주었습니다. 목표 지점을 탐험하기 충분한 성능입니다. 앤드루스는 "온갖 일을 해낼 수 있는 초인적인 탐사선을 제작하지 않아도 과학적으로 의미 있는 개발은 얼마든지 있다고 생각한다"고 밝혔습니다.

바퀴가 6개 달린 일반적인 탐사선에 비해 바이퍼는 바퀴 수가 2개 적은 4개입니다. 앤드루스는 "바퀴가 6개일 때 문제점은 트랙과 같은 모양이어서 특정한 방향으로 운전하도록 유도된다는 것이다"고 이유를 설명했습니다. 바이퍼 바퀴들은 각각 독립적으로 움직입니다. 어떤 방향으로든 굴러갈 수 있고 구덩이에서 기어 나올 수 있습니다. 견인력을 높이기 위해 다른 탐사선보다 그라우저(grouser)라고 불리는 장식이 더 많습니다.  

뛰어난 기동력도 지상에 닿아야 빛을 발합니다. 착륙해 경사로를 내려오지 못한다면 무용지물입니다. 앤드루스와 동료들은 많은 시간을 착지 과정 연구에 할애했습니다. 초기에 경사로를 내려갈 때 바퀴가 순간적으로 미끄러지는 사고가 났습니다. 착륙 시 사용할 경사로를 더 조정하고 안내 신호를 새겼습니다. 탐사선은 카메라로 새겨진 표식을 인식할 수 있었습니다. 

아직 바이퍼는 완성되지 않았습니다. 앤드루스는 2024년까지 배치할 준비를 완료할 수 있다고 확신합니다. 또한 이 방법은 로켓으로 물체를 이동하는 방법보다 단순하다고 지적합니다. 그는 "경사로는 꽤 검증된 방법이다"고 덧붙였습니다.

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 JON KELVEY 기자 & 육지훈 기자