유럽우주기구(ESA)가 2018년 발사를 목표로 첨단 화성탐사 로버를 개발 중이다. ‘엑소마스(ExoMars)’로 명명된 이 로버는 역대 로버 중 가장 깊은 지하 2m까지 채굴 가능한 드릴을 장착, 생명체와 물의 존재 여부를 한층 명확히 해줄 것으로 기대되고 있다.

ESA가 러시아연방우주청(RSA)과 함께 추진 중인 ‘엑소마스 프로그램’은 과거 또는 현재의 화성 생명체에 대한 생물학적 흔적 발견을 목표로 한 화성탐사 프로젝트다.

총 2차례 탐사선을 보낼 계획인데 2018년 발사될 ‘엑소마스 로버’에 앞서 2016년 ‘미량가스 궤도선(TGO)’이 화성을 향해 출발한다. TGO는 화성 도착 후 모듈형 캡슐인 ‘스키아파렐리(Schiaparelli)’를 지면으로 내려 보내 화성의 1년(687일) 동안 대기 중에서 메탄(CH4) 등 생물학적으로 중요한 의미를 갖는 가스들을 분석하게 된다.

특히 스키아파렐리의 진입·강하·착륙(EDM) 단계에서 얻은 데이터는 엑소마스 로버의 성공적인 화성 터치다운을 위한 중요한 자료로 활용된다. 역대 12번의 화성탐사 미션 중 5번이 이 단계에서 실패했을 만큼 EDM은 고도의 기술이 요구되기 때문이다. 또한 스키아파렐리의 임무가 종결된 후에도 TGO는 화성 궤도에 남아 엑소마스 로버와 지구를 잇는 통신 중계위성의 역할을 맡는다.

엑소마스 로버의 핵심 기능은 지상 자율 이동과 드릴 시스템, 그리고 표본을 자동 채취해 실험·분석기기에 배분하는 능력이다. 그중 백미는 드릴 시스템. NASA의 큐리오시티 등 과거에도 드릴 장치를 지닌 로버들이 있었지만 암석 표본 채취가 주목적이었고, 시추 깊이도 10㎝ 미만이었던데 반해 엑소마스 로버는 지면을 최대 2m까지 시추할 수 있다는 점에서 차별화된다.


1. 드릴 유닛

최대 2m 깊이에서 직경 1㎝, 길이 3㎝의 토양 표본 채취가 가능하다. 드릴 유닛의 길이는 약 70㎝로 평상시 지면과 수평을 이루다가 시추 시에 지면과 직각이 되도록 위치가 바뀐다. 이후 약 50㎝ 길이의 시추 막대 3개를 이용해 시추를 시작한다. 시추 중 드릴이 지면에 끼었을 때 드릴 자체를 로버로부터 분리하는 비상 사출시스템도 장착될 예정이다.

2. 적외선 분광기 (ISEM)

지상 표적의 광물 성분 분석.

3. 팬캠 (PanCam)

화성 표면의 디지털 지형지도 제작용 파노라마 카메라.

4. 자율주행

화성에서는 지구가 통신할 기회가 1솔 동안 1~2회 밖에 없다. 때문에 ESA는 엑소마스 로버에 고도의 자율주행 내비게이션 시스템을 채용할 예정이다. 지구의 과학자들이 로버가 촬영한 3D 이미지를 기반으로 목적지를 설정하면 로버가 입체 카메라의 영상을 활용, 디지털 지형 지도를 매핑해서 최적 경로를 산출하는 메커니즘이다. 주행속도는 1솔당 최대 100m 정도다.

5. 동력

태양전지가 이동 및 실험·분석기기 운용에 필요한 동력을 제공한다. 야간에는 배터리에 저장된 전력으로 히터 유닛을 가동, 영하 90℃를 넘나드는 한기로부터 각종 장비를 방호한다.

6. 클로즈업 이미저 (CLUPI)

지면, 암석, 드릴 구멍, 표본 등의 클로즈업 컬러 이미지 촬영.

7. 유기분자 분석기 (MOMA)

화성 생명체의 기원과 진화, 분포에 대한 의문을 풀어줄 생물학적 표지 추적.

8. 지면 관통 레이더 (WISDOM)

지면 아래의 얼음 존재 유무 및 퇴적물 분석.