포보스의 흙 10그램을 향해 H3가 솟았다, 일본과 유럽의 화성 첫 왕복선이 길을 열었다

일본 표준시 10월 20일 오전 4시 41분(협정세계시 19일 오후 7시 41분), 가고시마현 다네가시마 우주센터 요시노부 발사대에서 대형 액체연료 로켓 H3 10호기가 불기둥을 뿜으며 솟아올랐다. 로켓 상단에 실린 탑재체는 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 주도하고 유럽우주국(ESA), 미국 항공우주국(NASA), 프랑스 국립우주연구센터(CNES), 독일 항공우주센터(DLR)가 참여한 화성 위성 탐사선 'MMX(Martian Moons eXploration)'였다. 이륙 약 71분 13초 뒤 MMX는 계획된 화성 전이 궤도에 오차 없이 안착했다.

MMX 임무의 핵심 목표는 화성의 두 위성 가운데 더 큰 위성인 포보스(Phobos)에 착륙해 최소 10그램의 표층 토양 시료를 채취한 뒤 2031년 지구로 가져오는 것이다. 인류가 달 이외의 천체 위성에 착륙해 시료를 채취하는 것도 최초이며, 화성 중력권에 진입했다가 다시 이탈해 지구로 복귀하는 행성 간 왕복 비행(round-trip) 자체도 사상 처음 시도되는 획기적 도전이다.

포보스의 기원은 수십 년간 행성과학의 거대한 미스터리였다. 화성 표면에 거대 천체가 충돌하면서 튕겨 나간 파편들이 뭉쳐 생겨났다는 '충돌 가설'과, 소행성대에서 날아온 원시 소행성이 화성의 중력에 붙잡혔다는 '포획 가설'이 팽팽히 맞서 왔다. 만약 포보스가 화성 파편이라면 수십억 년 전 온난하고 물이 흘렀던 원시 화성의 환경 물질을 보존하고 있을 가능성이 높고, 포획된 소행성이라면 태양계 외곽에서 지구형 행성으로 물과 유기물을 전달한 초기 물질의 지문을 고스란히 담고 있게 된다.

탐사선은 약 1년간 궤도를 비행해 2027년 8월 화성 궤도에 도착하고 9월부터 포보스를 근접 선회하는 '준위성 궤도'를 돈다. 2029년 초에는 프랑스와 독일이 합작 개발한 25kg급 초소형 탐사 로버 '이데픽스(Idefix)'를 포보스 표면에 투하해 지형과 텍스처를 사전 조사한다. 포보스의 표면 중력은 지구의 2천분의 1에 불과해 25kg짜리 로버의 현지 무게가 단 15그램에 그친다. MMX 본선은 2030년 특수 개발된 지지 다리로 착륙해 표면 시료를 용기에 밀봉한 뒤, 2031년 호주 우메라 사막으로 회수 캡슐을 투하하게 된다.