화성에 '민들레 드론' 띄운다…동굴 속 생명체 탐사 [우주로 간다]

화성에는 지구처럼 오래전 화산 폭발로 분출된 용암이 굳으면서 형성된 거대한 동굴 네트워크가 존재한다. 현재 화성의 화산은 대부분 휴면 상태로 여겨지지만, 과거의 격렬한 화산 활동은 태양계 최대 규모의 용암 터널을 남긴 것으로 알려져 있다. 일부 용암 동굴의 너비는 250m를 넘으며, 이는 미국 캘리포니아주의 일반적인 용암 터널보다 8배 이상 큰 규모다. 지금까지 연구진이 확인한 화성의 터널 시스템 길이는 1200㎞ 이상으로, 미국 본토를 세 바퀴 가까이 감쌀 수 있는 수준이다. 과학자들은 아직 발견되지 않은 지하 터널이 더 많을 것으로 보고 있다. 우주과학매체 스페이스닷컴은 25일(현지시간) 뉴멕시코 공과대학 모스타파 하사날리안 부교수가 화성 동굴 탐사를 위해 '민들레 드론'이라는 새로운 개념을 제안했다고 보도했다. 현재 화성 탐사는 큐리오시티, 퍼시비어런스 같은 로버에 크게 의존하고 있다. 하지만 이런 대형 탐사 로봇은 좁고 복잡한 용암 동굴 내부 탐사에는 한계가 있다는 지적이 나온다. 하사날리안 교수는 “탐사 로봇은 사실상 스쿨버스 크기와 비슷하다”며 “이 때문에 화성의 용암 동굴 안으로 진입할 수 없다”고 설명했다. 또 화성의 대기는 매우 거칠어 시속 97㎞에 달하는 강풍이 탐사선을 강타할 수 있으며, 실제로 큐리오시티 로버 역시 수년에 걸친 강풍 영향으로 일부 부품이 손상된 바 있다고 덧붙였다. 민들레 드론이란? 그가 제안한 민들레 드론은 자연 구조를 모방하는 '생체모방 기술'을 기반으로 설계됐다. 하사날리안 교수는 생체모방 기술이 거대한 구조에서는 비효율적일 수 있지만, 초소형 장치에서는 매우 효과적이라고 설명했다. 민들레 드론 개념은 연구팀이 앞서 개발한 '롤리폴리 로봇'에서 출발했다. 이 로봇은 위협을 느끼면 몸을 둥글게 마는 쥐며느리에서 영감을 얻었다. 연구진은 동굴 천장의 구멍을 통해 쥐며느리 형태 로봇 드론을 투입하고, 낙하산을 이용해 동굴 바닥까지 내려보내는 방식을 구상하고 있다. 이 로봇 내부에는 수천 대의 초소형 민들레 드론이 탑재된다. 동굴 내부에 도착한 롤리폴리 로봇은 민들레 드론들을 방출하고, 드론들은 화성의 강한 바람을 타고 이동하며 터널 내부를 탐사하게 된다. 연구진은 이 드론들이 비행하면서 동굴 지도를 제작하는 역할을 수행할 것으로 기대하고 있다. 해결해야 할 과제도 남아 있다. 지금까지 인류가 제작한 어떤 탐사 장비도 화성 용암 동굴 내부에 진입한 적이 없기 때문에, 실제로 드론을 띄울 만큼 충분한 바람이 존재하는지는 확인되지 않았다. 만약 동굴 내부 바람이 예상보다 약할 경우 탐사에 문제가 발생할 수 있다. 그러나 많은 연구진은 동굴 천장의 붕괴 구멍이 내부 공기를 순환시키며 강한 바람을 만들어낼 가능성이 높다고 보고 있다. 또 민들레 드론에는 바람이 부족할 경우를 대비해 고출력 팬도 장착될 예정이다. 동굴 내부에는 햇빛이 거의 들어오지 않는다는 점도 난관으로 꼽힌다. 이에 따라 일반 우주 탐사선에 사용되는 태양광 패널을 활용하기 어렵다. 연구팀은 대신 압전 효과를 활용해 전기를 생산하는 유연한 고분자 소재를 드론에 적용하는 방안을 검토하고 있다. 민들레 드론은 공중에 떠오른 뒤 무선 신호를 통해 데이터를 전송하며, 습도와 온도 등 다양한 환경 정보를 수집하게 된다. 연구진은 최종적으로 이를 기반으로 화성 지하 터널 전체의 상세 지도를 구축한다는 목표다. 화성 용암 동굴 탐사, 지금까지 진행상황은? 화성 용암 동굴 탐사 연구는 하사날리안 교수팀만 진행 중인 것이 아니다. 2023년부터 스페인 말라가 대학교 우주로봇연구소가 주도하는 유럽 연구진은 스페인 란사로테 섬의 실제 용암 동굴에 로봇을 투입해 터널 지도 제작 실험을 진행하고 있다. 이는 미래의 화성 탐사 임무를 대비하기 위한 연구다. 미국 항공우주국(NASA) 역시 화성 드론 탐사 가능성을 꾸준히 시험해왔다. NASA의 화성 헬리콥터 인제뉴이티는 총 72차례 비행에 성공하며 화성 대기에서의 드론 운용 가능성을 입증했다. 다만 인제뉴이티는 개방된 지형 비행용으로 설계돼 용암 동굴 내부 탐사에는 활용되지 못했고, 2024년 임무를 종료했다. NASA는 특히 화성 타르시스 지역의 순상 화산인 아르시아 몬스에 주목하고 있다. 이 지역에는 태양계 최대 화산인 올림푸스 몬스가 위치해 있으며, 높이는 에베레스트산의 약 세 배에 달한다. NASA가 이 지역에 관심을 두는 이유는 화산 천장이 붕괴되며 형성된 거대한 구멍들이 발견됐기 때문이다. 이 구멍 아래에는 방대한 지하 터널망이 존재하는 것으로 추정된다. 열 관측 데이터에 따르면 터널 내부 온도는 화성 표면처럼 극단적으로 변하지 않는 것으로 나타났다. 과학자들은 이러한 환경이 미래 인간 거주지 후보가 될 수 있으며, 화성 고유의 미생명체가 존재할 가능성도 배제할 수 없다고 보고 있다. NASA는 화성뿐 아니라 토성의 최대 위성인 타이탄의 동굴 탐사에도 관심을 기울이고 있다. 이를 위해 존스홉킨스 대학이 개발 중인 드래곤플라이 탐사선을 활용한 표면 탐사 임무도 추진 중이다. 전문가들은 인류의 화성 착륙이 빨라야 2030년대에 가능할 것으로 보고 있다. 실제 유인 탐사가 시작될 경우 드론을 활용한 지하 정찰과 탐사 기술은 화성 장기 체류와 생존에 핵심적인 역할을 할 것으로 전망된다.