"일본 MMX 탐사선: 화성 위성 샘플이 2031년에 지구로 귀환한다"

10월 19일, 일본은 거의 150년 동안 답이 나오지 않았던 질문을 향해 우주선을 쏘아 올렸다. 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 화성 위성 탐사 미션 MMX는 H3 로켓의 10번째 비행에 실려 다네가시마 우주센터에서 발사됐고, 약 71분 뒤 탐사선은 깨끗하게 분리되어 화성으로 향하는 예정 궤도에 올랐다. 목적지는 화성의 두 작은 위성 중 더 크고 가까운 포보스이며, 탐사선이 마침내 가져올 화물은 그 위성의 토양 최소 10그램이다. 화성의 위성에서 샘플이 반환되는 것은 사상 처음이다.

질문은 말로 하기 쉽지만 풀기는 어렵다. 포보스란 무엇인가? 지름 22~27킬로미터의 울퉁불퉁한 감자 모양 바위로, 화성에서 불과 약 6,000킬로미터 떨어진 곳을 돌고 있어, 화성 하루 동안 두 번 뜨고 두 번 진다. 한 이야기는 포보스가 포획된 소행성, 즉 화성에 너무 가까이 다가갔다가 다시 떠나지 못한 방랑자라고 말한다. 다른 이야기는 화성에 대한 거대한 충돌로 궤도에 내던져진 파편들이 다시 모인 것이라고 말하는데, 그렇다면 포보스는 붉은 행성 자체에서 떨어져 나온 조각이 된다. 지구의 망원경으로는 이 두 이야기를 구분할 수 없다. 그러나 실험실의 한 줌 토양은 구분할 수 있다. 두 기원이 서로 다른 화학적 지문을 남기기 때문이다. 광물의 조합, 물의 함량, 초기 태양계의 유기 화합물 흔적이 그것이다.

그 한 줌을 얻는 것이 대담한 부분이다. 포보스의 표면 중력은 지구의 약 1,000분의 1에 불과해, 위성 자체를 도는 일반적인 궤도조차 거의 안정되지 않는다. 화성의 중력이 계속 간섭하기 때문이다. MMX는 포보스를 돈다기보다는 그 주변에 머무르며, 화성을 돌면서 포보스 곁에 머무는 준위성 궤도를 비행하고, 단계적으로 고도를 낮추며 표면을 점점 더 세밀하게 지도화한 뒤 착륙 지점을 선택할 것이다. 2028년 말이나 2029년 초, 프랑스와 독일 우주기관이 만든 30킬로그램 미만의 소형 로버 IDEFIX가 먼저 포보스에 올라 표면의 거동을 시험할 것이다. 이어 본 탐사선은 2029년과 2030년에 두 번 착륙해 두 가지 도구로 물질을 채취한다. 2센티미터보다 깊이 파는 코어 샘플러와, 가압 가스를 쏘아 토양을 용기 안으로 밀어 넣는 공압 샘플러다. 더 작은 위성 데이모스를 여러 차례 근접 비행한 뒤 탐사선은 2030년 11월에 화성을 떠나고, 샘플 캡슐은 2031년에 오스트레일리아에 착륙할 예정이다.

나는 이 미션의 출연진 명단이 과학 자체만큼이나 마음에 든다. 일본이 비행을 맡고, 프랑스와 독일이 로버를 만들었으며, NASA가 중성자·감마선 분광계를 제공했고, 유럽이 심우주 통신을 담당한다. 이제 5년에 걸친 행성 간 미션을 어느 한 나라의 깃발만으로 떠맡을 수는 없으며, MMX는 그렇다고 가장하지도 않는다. 이 미션은 이미 인내도 배웠다. 2015년에 발표되고 2020년부터 개발이 시작됐으며, H3 로켓의 첫 비행 실패로 2024년에서 연기됐다. 마침내 탐사선을 실어 올린 로켓은 10번째 비행이자 첫 행성 간 비행이었다.

10그램은 거의 아무것도 아닌 것처럼 들리지만, 그게 바로 요점이다. 일본의 하야부사2는 소행성 류구에서 약 5그램을 가져왔고, 그 몇 그램이 물과 유기물이 초기 지구에 어떻게 도달했는지에 대한 이야기의 일부를 다시 썼다. 샘플은 기념품이 아니라 증거다. 아직 존재하지 않는 기기로, 탐사선이 발사될 때 태어나지도 않았던 연구자들이 수십 년에 걸쳐 다시 검토할 수 있는 증거 말이다. 지금 화성을 향해 나아가는 우주선이 싣고 있는 것은 답이 아니라 질문이며, 답은 5년 뒤 오스트레일리아 사막의 캡슐 안에 담겨 도착할 것이다.

다음 관문은 훨씬 더 빨리 온다. 순항이 계획대로 진행된다면 MMX는 2027년 8월에 화성에 도착해 엔진을 점화하고 감속해 화성 궤도에 포획될 것이다. 그 한 번의 기동이 이 긴 이야기가 계속될지 끝날지를 결정하며, 지구에서 보면 너무도 평범해 보일 것이기 때문에 오히려 지켜볼 가치가 있다. 아주 먼 곳의 우주선이 딱 필요한 만큼만 속도를 줄이는 장면 말이다.