화성 대기 밀도는 지구의 1%에 불과하지만, 생각보다 강한 바람이 부는 행성이다. 표면 중력이 지구의 3분의 1 수준이고 레골리스(고운 먼지와 모래)가 많아 주기적으로 거대한 모래 폭풍이 발생한다. 이 폭풍은 화성 탐사 로버에게 달갑지 않은 존재다. 특히 태양전지를 사용하는 오퍼튜니티나 스피릿 같은 로버에게 모래는 치명적이다. 모래가 태양 전지판 위에 쌓여 결국 작동을 멈추게 만들기 때문이다.

그러나 과학자들은 이 ‘골칫거리’ 바람을 역으로 이용해 움직이는 새로운 탐사 로버를 개발하고 있다.

지구의 ‘회전초’에서 얻은 아이디어

이들이 참고로 삼은 것은 지구 사막의 골칫거리 중 하나인 회전초(tumbleweeds)다. 회전초는 건조 지대에 사는 식물로, 뿌리를 끊어버리고 돌돌 말린 줄기가 바람을 타고 회전하며 이동하며 씨앗을 퍼뜨린다. 별도의 동력원이나 복잡한 구조 없이 사막 지형을 거침없이 이동하는 이 능력은 과학자들의 관심을 끌기에 충분했다.

제임스 킹스노스(James Kingsnorth)가 이끄는 텀블위드 팀은 회전초에서 영감을 얻어 화성에서 바람의 힘만으로 장거리 탐사가 가능한 로버 개발에 도전했다. 그 결과, 지름 5m 정도의 텀블위드 로버 프로토타입을 개발해 유로플래닛 과학 합동 학회(EPSC-DPS)에서 공개했다.

바람 만으로 수천㎞ 이동 가능

텀블위드 로버는 얇은 철사 같은 망으로 이루어져 어떤 지형이든 굴러갈 수 있다. 바람의 힘을 더 받기 위해 중앙에 얇은 막으로 된 부위가 있다는 점이 회전초와 다른 부분이다.

연구팀에 따르면 텀블위드 로버는 초속 9~10m 정도의 바람이 있으면 화성 표면에서 이동할 수 있다. 화성에서 강한 바람은 며칠씩 지속되기 때문에 이 로버의 가장 큰 장점은 압도적인 이동 거리가 된다.

연구팀의 계산으로는 텀블위드 로버는 100 화성일(솔) 동안 422㎞를 움직일 수 있으며, 최상의 조건에서는 2800㎞ 이동도 가능하다. 이는 14년간 임무를 수행한 오퍼튜니티 로버의 총 이동 거리인 45㎞와 비교하면 엄청난 거리다.

로버가 어딘가 걸리거나 부서져 이동하지 못하게 되면, 해당 지역에서 고정식 탐사선으로 수명이 다할 때까지 정보를 수집할 수 있다. 텀블위드 로버는 접은 상태에서 부피를 크게 줄일 수 있어 여러 대를 동시에 화성에 보내 다양한 지형을 동시에 탐사할 수 있을 것으로 기대된다.

아직은 프로토타입 개발 단계에 머물러 있지만, 화성의 모래 폭풍과 지구의 회전초라는 두 가지 ‘골칫거리’에서 영감을 얻은 이 기발한 공학적 아이디어는 앞으로의 화성 탐사에 새로운 가능성을 제시하고 있다.