화성인이 현실이 될까요? 화성에서 산소를 생산한 Percivirance 탐사선!

최근 NASA의 Perseverance Mars Rover가 탑재한 MOXIE(Mars Oxygen Field Resource Utilization Experiment) 장치가 성공적으로 작동되어 화성 대기에서 안정적으로 산소를 생성하는 것이 확인되었습니다.


MOXIE 렌더링 이미지, NASA

지구 대기와 달리 화성의 대기는 약 96%가 이산화탄소(CO₂)로 구성되어 있다.

MOXIE 장치는 전기화학적으로 CO₂를 산소(O)와 일산화탄소(CO)로 분해하여 산소 이온만 분리하여 순수한 산소(O₂) 분자를 생성합니다.

2021년 4월에 발표된 첫 번째 Moxie 실험은 Moxie가 2시간 동안 예열된 후 시간당 6g의 속도로 산소를 생성하기 시작하여 성공했습니다.

실행 중에 기기의 상태를 평가하기 위해 비율을 두 번 줄였습니다(아래 이미지에서 전류 스윕으로 표시됨). 1시간 가동 후 생성된 총 산소량은 약 5.37g으로, 정상적인 활동 시 약 10분 동안 우주비행사가 건강을 유지할 수 있는 양이었다.

MOXIE는 앞으로 화성에서 9회 이상의 추가 실험을 실시할 계획이며 환경 조건과 시간, 장소를 변화시켜 실험을 진행할 예정이다.


MOXIE(첫 번째 실험 데이터), MIT Haystack Observatory의 산소 생산 다이어그램

다음 MOXIE 실험 결과는 2022년 9월에 발표되었습니다.

MOXIE는 예열 후 약 1시간 동안 산소를 발생시키는 실험을 진행하고 밤, 낮, 계절 조건을 변화시켜 대기 조건에 따른 결과의 차이를 분석했다.

화성은 대기 밀도와 온도의 계절적 변화가 큰 행성이기 때문에 MOXIE의 산소 추출 성능은 대기 조건에 크게 영향을 받을 것으로 예상되었습니다.

그러나 실험 결과 대기 밀도와 온도의 변화가 MOXIE의 성능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.

다만 새벽과 해질녘에는 운행한 적이 없어 성능을 확인할 수 없었다고 한다.

앞으로 연구원들은 대기 밀도와 CO₂ 농도가 가장 높은 봄에 MOXIE를 최대 용량으로 실행하여 산소 생산의 한계를 테스트하고자 합니다.

물론 MOXIE만 운용하는 것이 아니라 Perseverance도 장비가 많아서 실험할 때 MOXIE를 켰다 껐다를 반복하면 성능이 저하될 수 있다고 한다.

하지만 연속 실험 결과 그렇지 않다는 것이 확인되자 연구팀은 계속 가동하는 일반 산소 추출기는 수천 시간 동안 가동할 수 있다고 설명했다.


Percivirance 부품 위치 다이어그램. MOXIE가 중간에 있습니다.

NASA의 우주 기술 책임자인 짐 로이터(Jim Reuter)는 “목시는 바쁘지만 (초기) 기술 시연 결과는 유인 화성 탐사 목표에 가까워지면서 유망하다”고 말했다.

전 NASA 우주비행사이자 현재 MIT 항공우주 교수인 제프리 호프만(Jeffrey Hoffman) 교수는 “(이 결과는) 다른 행성 표면의 자원이 인간 탐사에 유용한 것으로 화학적으로 전환되고 있음을 처음으로 보여줬다”고 말했다.

유인 탐사 때 가져가는 것이 한두 가지가 아니라 현장에서 제작해 사용할 수 있는 것을 얻는 것이 게임에서 유리한 위치를 선점하기 위한 것이라고 말했다.

MOXIE의 성공적인 운영은 미래의 화성 탐사에서 우주 비행사를 위해 현장에서 산소를 수확하고 사용할 수 있는 가능성을 보여줍니다.

이러한 결과는 화성에 인간이 거주할 가능성에 대한 관심을 높이고 우주 탐사의 기술적 진보로 이어질 수 있는 중요한 발견입니다.