화성의 돌을 가져오는 데 얼마까지 써야 할까

핵심 요약

• 화성 샘플 귀환은 시료를 채취한 뒤 지구로 가져오기까지 여러 단계를 연결해야 하는 계획입니다.
• 지구로 가져온 시료는 로버에 싣기 어려운 장비로 분석하고, 보관해 두었다가 미래에 다시 연구할 수 있습니다.
• 전체 예산이 제한돼 있다면 대형 임무에 드는 비용이 늘수록 다른 탐사 기회가 줄어들 수 있습니다.
• 임무의 과학적 가치와 특정 설계를 실제로 구현할 수 있는지는 따로 평가해야 합니다.

화성에서 돌을 주워 지구로 가져오는 데 얼마나 써야 할까요. NASA의 화성 샘플 귀환, 즉 MSR의 비용을 두고 벌어지는 논쟁은 이 질문에서 시작합니다. 우주선에 드는 돈을 따지다 보면, 한정된 예산으로 어떤 과학 연구를 먼저 할지도 결정해야 합니다.

편도 탐사와 왕복 운송은 난도가 다릅니다

화성 탐사 로버 퍼서비어런스는 암석 시료를 채취해 튜브에 밀봉해 왔습니다. 하지만 시료를 확보했다고 귀환 임무까지 거의 끝낸 셈은 아닙니다. 모아 둔 시료를 지구로 옮기는 어려운 일이 남아 있습니다.

먼저 시료를 회수해 화성 표면에서 우주로 쏘아 올려야 합니다. 그다음 귀환용 우주선으로 넘긴 뒤 지구에 안전하게 내려놓아야 합니다. 기존 MSR 구상에서는 서로 다른 장비와 우주선이 이 과정을 차례로 맡습니다.

각 단계가 서로 맞물려 있어 어느 하나만 따로 설계하기도 어렵습니다. 시료를 담은 용기의 규격부터 우주선 사이에서 시료를 넘겨주는 방식까지 맞아야 합니다. 한쪽 설계가 바뀌면 연결되는 장비도 다시 검토해야 할 수 있습니다.

각 장비가 작동하는 것과 전체 임무가 성공하는 것은 다른 문제입니다. 비용을 따질 때 로켓이나 착륙선 하나의 가격만 봐서는 안 되는 이유도 여기에 있습니다.

로버가 분석하면 되는데, 왜 가져와야 할까요

로버는 움직이는 실험실입니다. 다만 화성까지 실어 보내야 하므로 분석 장비를 무작정 크게 만들거나 전력을 많이 쓰게 할 수는 없습니다.

시료를 지구로 가져오면 장비의 무게와 전력 사용량에 덜 얽매일 수 있습니다. 대형 장비로 미세한 구조를 살피고, 여러 연구실에서 서로 다른 방법으로 결과를 확인할 수 있습니다. 분석 기술이 발전한 뒤에는 보관한 시료를 다시 꺼내 이전에는 하지 못했던 연구를 할 수도 있습니다.

예를 들어 암석 속 유기물은 과거 환경을 이해할 단서가 됩니다. 다만 유기물의 발견이 곧 생명체의 발견은 아닙니다. 생물 활동 없이도 유기물이 만들어질 수 있기 때문입니다.

따라서 물질 하나를 검출했다고 분석이 끝나지는 않습니다. 주변 광물과 어떤 관계가 있는지 살피고, 어떻게 만들어졌는지도 알아봐야 합니다. 오염됐을 가능성도 따져야 합니다. 시료를 가져오면 이런 복잡한 검증을 지구의 연구 환경에서 이어갈 수 있습니다.

과학적으로 중요해도 예산 문제는 남습니다

과학적으로 가치 있는 일이라고 해서 예산을 끝없이 늘릴 수는 없습니다. 전체 행성과학 예산이 고정돼 있다면 한 사업에 돈을 더 쓴 만큼 다른 사업에 쓸 돈은 줄어듭니다.

이때 따져야 할 것이 기회비용입니다. MSR을 선택하느라 어떤 탐사를 미루고 관측을 줄여야 하는지, 아예 시작하지 못하는 연구는 없는지까지 살펴야 합니다. 다만 특정 임무의 비용 증가가 실제로 어떤 사업에 영향을 줬는지는 별도의 예산 근거로 확인해야 합니다.

대형 임무를 줄이면 소형 탐사 여러 개로 같은 성과를 낼 수 있다는 주장도 신중하게 봐야 합니다. 소행성 관측으로 알아낼 수 있는 것과 화성 암석을 정밀하게 분석해서 알아낼 수 있는 것은 다릅니다. 임무 개수만으로 과학적 성과를 비교하기는 어렵습니다.

“비싼가”만 물어서는 판단하기 어렵습니다. 그 비용을 들여 무엇을 알아내려는지, 다른 방법으로도 같은 답을 얻을 수 있는지 살펴야 합니다. 그 과정에서 다른 탐사를 얼마나 미루게 되는지도 따져야 합니다.

취소, 축소, 재설계는 서로 다른 결정입니다

MSR의 좌절을 이야기할 때는 무엇이 중단되는지부터 분명히 해야 합니다. 예산안에서 취소를 제안했다고 기존 설계를 폐기하거나 임무 전체를 끝낸 것은 아닙니다. 기존 설계를 폐기하는 것과 임무를 종료하는 것도 다릅니다. 제안이 나온 단계인지 최종 결정이 내려진 단계인지도 구분해야 합니다.

특정 설계를 감당하기 어려워졌다고 해서 시료를 가져올 과학적 이유까지 사라지는 것은 아닙니다. 과학적 가치가 크다는 이유만으로 그 설계를 그대로 유지해야 하는 것도 아닙니다.

설계를 바꾼다고 비용 문제가 저절로 풀리지는 않습니다. 장비를 줄이거나 운송 방식을 바꾸면 새로 개발하고 검증해야 할 일이 생길 수 있습니다. 계획을 평가할 때는 예상 가격이 얼마나 낮아졌는지와 함께 무엇을 바꿨는지, 기술적으로 아직 확실하지 않은 부분은 무엇인지 살펴야 합니다.

이미 들인 돈을 생각하면 결정하기가 더 어려워집니다. 하지만 앞으로의 선택에서는 추가로 필요한 비용과 얻을 수 있는 성과가 중요합니다. 지금까지 쓴 돈은 되돌릴 수 없어도 남은 예산을 어디에 쓸지는 선택할 수 있기 때문입니다.

화성 샘플 귀환을 추진하려면 탐사의 가치를 설명하고 실제로 실행할 수 있는 계획도 제시해야 합니다. 과학자들이 시료를 가져오려는 이유는 화성의 과거를 더 정확히 알아보기 위해서입니다. 여기에 얼마를 쓸지 정할 때는 그로 인해 다른 탐사에서 얻을 답을 얼마나 더 기다릴 수 있는지도 함께 판단해야 합니다.