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지구의 끝에서 기구(氣球)로 생명 탐사
로켓∙위성보다 저렴

지구의 끝과 우주의 입구가 만나는 지점에서 지바(千葉)공업대학과 우주항공연구개발기구(JAXA) 등이 생명 탐사에 착수했다. 탐사에 이용되는 것은 로켓도 인공위성도 아닌 기구이다. 기구를 이용한 실험은 과학 연구뿐만 아니라 우주 개발에도 도움이 되고 있다.

-- 우주 개발로의 응용 기대 --
기구 실험에서 기구의 고도는 비행기가 비행하는 높이의 3배인 상공 약 30km를 목표로 한다. 지바공업대학 혹성탐사연구센터의 오노(大野) 수석연구원이 선택한 것은 JAXA가 보유하고 있는 기구였다.

JAXA는 다이키항공우주실험장(홋카이도)에서 1년에 5기 정도의 기구를 날리고 있다. 기구는 수 십 미터의 크기로, 사람은 타지 않는다. 무인으로 가스를 빼거나 무게 주머니를 떨어뜨리는 등을 통해 바람을 타고 목표로 하는 고도에 실험장치를 운반한다.

기구는 다이키항공우주실험장을 떠나 우선 서쪽 방향에서 동쪽으로 향하는 바람을 탄다. 태평양 앞바다에서 고도 30~50km까지 상승해 동쪽에서 서쪽으로 부는 바람으로 도카치오키(十勝沖)로 되돌아 온다. 도카치오키에 실험장치를 떨어뜨리면 배로 회수하면 실험은 종료된다.

오노 수석연구원은 “지구의 생태계가 상공의 어디까지 퍼져있는지를 밝히고 싶다”라고 말한다. 지구 상의 모든 곳에 생물이 있지만, “현재의 지구 생명권이 존재하는 가장 높은 곳은 어디인지, 지구 특유의 생명이 지구에만 존재하는 것인지 여부를 밝혀내고 싶다”라고 포부를 밝혔다.

고도 약 10km의 대류권까지는 생물이 있다. 그 바로 위의 상층권(약 10~50km)과 그 위의 중간권(50~80km)은 적외선이 강해 큰 생물은 떠있지 못한다. 어디까지 생명이 존재할 수 있는지 그 경계선을 밝혀내는 것이 세계의 관심사다. 그 보다 더 위인 고도 100km 이상이면 우주 공간에 포함된다.

-- 미생물을 수집 --
생물의 존재 여부는 미생물 채취로 확인할 수 있다. 실험에서는 직경 40m가 넘는 기구에 원통 모양의 채취 장치를 여러 개 달아놓은 다음 상공에서 채취 장치를 떨어뜨린다. 채취 장치는 낙하하면서 대기를 흡수해 대기 중에 있을지도 모르는 미생물을 서로 다른 고도에서 채취한다.

이번 계획은 JAXA가 올 여름에 하기로 한 기구 실험에 채택되었다. 지바공업대학 등은 2016년에도 기구를 띄워 DNA를 조사하는 현미경으로 미생물의 존재를 확인했다. 2017년의 실험은 실패로 끝났고 올해에 승부를 걸려고 하고 있다.

로켓과 위성이 주목 받는 시대에 왜 기구를 이용하는 것일까? 로켓은 상공 100km 이상 비행할 수 있지만, 관측용 로켓도 수 억 엔의 비용이 든다. 위성은 수 백~수 만km의 상공을 비행할 수 있지만, 비용은 수 백억 엔에 달한다. 기구는 상공 50km까지 띄워도 비용은 수 천만엔 정도. 로켓을 발사할 때와 같은 충격도 없다.

JAXA는 1971년부터 산리쿠(三陸)대기관측소(이와테 현)에서 400기 이상의 기구를 날려왔다. 2008년부터는 다이키항공우주실험장으로 장소를 옮겨 실험을 계속 이어가고 있다.

JAXA는 대기에 방해 받지 않고 우주를 관측할 수 있다는 이점을 살려 기구에 ‘망원경’을 장착하는 아이디어 등을 실험해왔다. 감마선 등의 측정을 통해 우주 탄생의 비밀을 밝히는 연구도 추진되고 있다. JAXA 및 국내 대학들은 호주와 연대해 해외의 기구를 이용한 관측에도 도전하고 있다.

새로운 관측기기 연구는 우주로 나아가는 준비이기도 하다. JAXA의 요시다(吉田) 교수는 “기구 실험은 10년 후에 추진되는 위성을 이용한 실험의 발판이 될 것이다”라고 말한다.

2016년에는 JAXA와 가네자와(金沢)대학 등이 미래의 화성 탐사에서의 활용을 고려하고 있는 비행기 실험을 시행했다. 화성의 대기 밀도는 지구의 약 100분의 1. 지구의 고도 36km는 화성과 비슷한 환경이다. 기구로 만든 시험기를 상공으로 띄워 비행 중의 데이터 수집을 시도했다.

미생물 채취를 목표로 하는 오노 수석연구원은 올 6월부터 약 두 달 동안 기구를 띄우는 시기를 기다렸다. 올해에는 홋카이도의 기상 악화가 이어졌고, 결국 지바공업대학의 제안을 포함해 올해 예정된 4개의 실험은 모두 연기되고 말았다. 오노 수석연구원은 “포기하지 않고 2019년에도 실험에 도전하고 싶다”라고 말한다.

-- 바람에 좌우되는 실험 --
기구 실험은 바람에 좌우된다. 기후 변동의 영향으로 다이키항공우주실험장에서 기구를 바람에 잘 띄우지 못하게 되었다는 말도 나오고 있다.

세계적으로 기구 실험에 힘을 쏟고 나라들이 몇몇 있다. 그 가운데 국토가 넒은 호주는 수 일 간 기구가 상공에 머물러 있을 수 있는 환경이 조성되어 있다. 미국은 남극 기지를 활용해 극지를 주회하는 기구 실험으로 알려져 있고, 스웨덴도 존재감을 나타내고 있다.

한가롭게 떠다니는 이미지를 가진 기구이지만, 프런티어를 개척하는데 있어서의 역할은 위성이나 로봇에 뒤처지지 않는다. 다이키항공우주실험장에서 띄워지는 기구가 비행하는 것은 수 시간. 한정된 시간이지만 세계가 인정하는 성과를 내기 위해 일본의 연구자들은 아이디어 연구에 몰두하고 있다.

 -- 끝 --