발사에서부터 화성 도착, 그 이후의 본격적인 탐사에 이르기까지 모든 과정이 어느 것 하나 빼놓을 수 없는 중요성을 갖지만 나사의 기술진들에게 가장 가슴 졸이는 순간이 언제냐고 물어본다면 아마 거의 모두가 로버의 화성착륙시퀀스가 진행되는 순간일 거라고 대답할 것입니다. 탐사선이 6개월 반의 먼 거리를 날아가서 그대로 화성의 표면에 추락해 버리고 약 3조2천억 원이 들어간 미션이 실패로 종결되어버리는 것 이상의 악몽은 없을 테니까요.

대략 7분 정도가 소요되는 이 착륙시퀀스는 지구에 있는 지상 통제소에서 실시간으로 통제와 조작이 불가능하고 오직 미리 컴퓨터에 프로그램 된 대로 자동으로 진행이 되며 그 동안 통제소의 요원들이 할 수 있는 일은 무사히 착륙시퀀스가 마무리되기를 마음 속으로 비는 일밖에는 없습니다. 착륙이 마무리 되고 예정된 신호가 들어올 때까지의 그 7분의 시간은 말 그대로 "7분의 공포(7 minutes of terror)"인 것입니다.

이번에 화성으로 출발한 퍼서비어런스호도 화성에 다다르게 되면 예외 없이 이런 착륙시퀀스를 진행하게 됩니다. 나사는 이전에 여러 번 화성에 로버들을 성공적으로 착륙시킨 경험을 바탕으로 이번에도 더 발전된 착륙시퀀스를 개발했습니다. 퍼서비어런스호는 과연 어떻게 화성의 목표지점에 착륙하게 될까요?

퍼서비어런스호가 실린 운반체가 화성 대기 상공에 접근할 때의 속도는 약 48,000km/h 정도가 됩니다. 이 속도가 착륙 직전에는 거의 0km/h 수준으로 줄어들어야 하는 것이죠. 퍼서비어런스호를 감싸고 있는 착륙선이 화성의 대기권에 진입하게 되면 엄청난 저항을 받게 됩니다. 이 순간 착륙선은 마치 태양처럼 밝게 달아오르게 되고 이 과정에서 착륙선이 견뎌내야 되는 온도는 약 섭씨 1,600도에서 2,100도 정도가 됩니다. 문제는 짧은 시간 안에 속도도 최대한 줄여야 되지만 예정된 착륙지점으로 정확하게 날아가야 한다는 점입니다.



착륙선의 속도가 약 1,600km/h 정도가 되었을 때 이제까지 나사가 개발했던 낙하산들 중에 가장 크기가 크고 강력한 초음속 낙하산이 펼쳐지게 됩니다. 낙하산이 워낙 빨리 순식간에 펼쳐지기 때문에 이 순간 착륙선이 받는 힘은 약 9G 정도가 된다고 합니다. 낙하산이 펼쳐지면 착륙선 아래쪽의 열 차폐 금속판이 떨어져 나가면서 퍼서비어런스호가 화성의 대기에 노출되게 됩니다. 지금부터는 퍼서비어런스 호에 설치된 레이다와 카메라가 안전한 착륙을 위한 본격적인 작업을 시작하게 됩니다. 레이다는 고도와 속도를 정확하게 읽어가면서 다음 착륙시퀀스를 위한 준비를 진행하게 됩니다. 만약 레이다의 측정치에 조그만 오차라도 발생하게 된다면 착륙은 실패로 끝나버리고 나사의 경영진은 의회청문회에 불려나가야 될지도 모릅니다.



낙하산이 최대로 줄일 수 있는 속도는 약 321km/h 까지 입니다. 따라서 추가적인 감속을 위한 장치가 필요합니다. 착륙선과 함께 낙하산이 떨어져 나가면 퍼서비어런스호와 함께 결합되어 있는 역추진 장치가 작동을 시작합니다. 그러나 이 역추진 장치는 퍼서비어런스호가 화성의 표면에 착륙할 때까지 계속 사용할 수가 없습니다. 각력한 역추진 터보엔진은 화성 표면에 있는 엄청난 양의 토양과 먼지들을 공중으로 날리게 할 것이고 이것이 민감한 퍼서비어런스호의 여러 장치들을 덮게 되면 장비 고장이라든가 여러 가지 치명적인 문제들을 불러일으킬 수 있습니다. 착륙 잘해놓고 기기가 작동을 안한다면 어떻게 되겠습니까?



여기에서 나사가 이전까지의 다른 화성 탐사에는 시도하지 않았던 새로운 기술을 선보입니다. [(확인해 보니 이 기술은 이미 큐리오시티 착륙 때도 사용이 되었던 기술이로군요. 제가 잘 못 알고 있었습니다. 본문의 내용은 그대로 두도록 하겠습니다. 여러 분들께서 정보를 바로 잡아 주신 점 감사드립니다.)]  바로 스카이 크래인(sky crane)이라는 개념을 도입한 것입니다. 화성 상공 약 20미터 지점에서 퍼서비어런스 호는 줄에 매달려서 천천히 화성의 표면으로 내려오게 됩니다. 퍼서비어런스호가 무사히 화성 표면에 닿게 되면 줄이 풀리면서 역추진 장비는 퍼서비어런스호에서 최대한 멀리 날아가서 떨어지게 됩니다. 역추진 장비가 퍼서비어런스호 근처나 최악의 경우 바로 위로 떨어지는 경우가 발생하지 않도록 하기 위한 조치입니다.



이렇게 퍼서비어런스호가 계획한 대로 무사히 화성표면에 착륙하고 나서야 비로소 나사의 기술진들은 안도의 한숨을 내쉬게 되는 것입니다. 이번 퍼서비어런스호의 경우는 퍼서비어런스호가 화성의 대기에 노출되는 순간부터 최종 착륙까지 전 과정이 촬영될 예정이라고 합니다. 앞으로 6개월 반이 지나고 난 후 만약 퍼서비어런스호가 무사히 착륙을 하게 된다면 위에 쓴 내용에 관련한 생생한 영상 자료를 볼 수도 있을 것 같습니다.