장차 지구를 대신할 화성 식민지에서 인류가 거주할 곳의 모습은 이 5개 디자인 가운데서 나올 가능성이 크다.

미항공우주국(NASA·나사)가 지난달 30일 화성표면에 3D프린팅을 통해 지어질 건축물 디자인 공모전 최종심에 오른 5개팀을 선정, 디자인을 공개했다. 나사는 우리가 살아있는 동안(향후 수십년 내에) 화성을 식민지화할 수 있을 것으로 보고 있다.

지난 2014년 시작된 ‘3D프린팅 거주지 100주년 챌린지(3D-Printed Habitat Centennial Challenge)’대회에서 전 세계 18개 팀 중 5개 팀이 결선에 올랐다. 컨테스트에서 제안된 화성거주지 디자인은 구성 부분품은 물론 화성의 극한 조건에서도 견딜수 있는 올바른 두께, 열, 압력 등을 견딜 수 있는지에 대해서도 규정하고 있다.

3D프린팅으로 만들어진 거주지 컨테스트는 언젠가 달이나 화성을 점령했을 때 지속 가능하게 살 수 있는, 보다 진전된 대피소 구축을 목표로 하고 있다. 나사는 지난 2014년 이 컨테스트를 시작했다.

대회 우승자에게는 200만달러(약 22억5600만원)의 상금이 수여되는데 최종 3D프린팅 건축물 모델은 내년 봄에 실제의 3분의 1 크기로 완성될 예정이다. 나사는 일리노이주 소재 피오리아 브래들리 대학교와 파트너십을 맺고 선정한 상위 5개 팀을 이 경쟁의 다음 단계로 진출시켰다.

최종심에 진출한 5개팀은 10만달러(약 1억1280만원)의 상금을 나눠 가졌다. 심사는 나사, 학계 및 업계 전문가로 구성된 패널이 점수를 부여하는 방식으로 이뤄졌다. 심사위원단은 특수 SW툴을 사용해 미래의 화성 거주지에 대한 디지털 방식 디자인을 평가했다. 심사위원들은 전 세계 18개 참가팀을 대상으로 거주지 완성도와 레이아웃, 그리고 붉은 행성의 표면에서 3D인쇄로 얼마나 쉽게 거주지가 만들어질지에 대해 평가했다.

알래스카 주 로저스의 조피러스팀은 2만957달러(약 2364만원)를, 뉴욕의 AI 스페이스팩토리는 2만957달러(약 2364만원), 미시시피 잭슨에서 출전한 칸 예이츠는 2만622달러(약 2363만원), 뉴욕의 서치플러스/아피스 코(SEArch+/Apis Cor)는 ​​1만9580달러(약 2208만원)를, 일리노이주 에반스턴 노스웨스턴 대학교는 1만7881달러(약 2017만원)를 각각 수상했다.

나사는 지난2014년 최초의 1단계 컨테스트에서 참가팀들에게 2015년 초까지 거주지에 대한 건축 렌더링을 제출토록 요구했다. 이 컨테스트의 2단계는 ‘구조적 멤버 콘테스트(Structural Member Competition)’로서 재료기술에 초점이 맞춰졌으며 참가팀들에게 자신들의 디자인에 대한 구조적 구성요소를 생성할 것을 요구했다. 이 콘테스트는 지난해 끝났다. 컨테스트 3단계는 현장 거주지 경쟁이다. 경쟁팀들은 3개 레벨과 2개 가상 레벨을 건축해야 한다. 가상 레벨의 경우 참가팀들은 건물 정보 모델링 SW를 사용해 거주지를 설계해야 했다.

몬시 로만 나사 센테니얼 챌린지 프로그램 매니저는 “우리는 이 독특한 경쟁 스타일로 이 컨테스트에 접근한 다양한 팀들의 성공을 보게 돼 기쁘다. 그들은 단지 구조물을 설계하는 것이 아니라 우주 탐험가들이 다른 행성에서 살면서 일할 수 있는 거주지를 설계하고 있다. 경쟁이 진행되면서 그들의 디자인이 현실화되는 것을 보게 돼 매우 기쁘다”고 말했다.

나사 파트너인 브래들리 대학의 렉스 에이커스 캐터필러 공대 기술학부장은 “우리는 화성 거주지에 대한 상상을 혁신적 설계로 제시하도록 장려하고 있다”고 말했다.

그는 이어 “가상 레벨은 대형 3D프린터에 접근할 수 없는 고등학교, 대학 및 기업의 팀도 경쟁에 참여할 수 있게 해준다. 왜냐하면 이들은 최종 단계에서 그러한 기계에 접근할 수 있는 사람들과 팀을 이룰 수 있기 때문이다”라고 설명했다.

전문가들은 인간이 우리가 사는 동안에 화성에 갈 수 있다고 점점더 굳게 믿고 있다.

지난 달 짐 그린 나사 과학자는 USA투데이와의 인터뷰에서 “인간은 앞으로 분명히 화성에 살게 될 것”이라고 말했다. 그린 박사에 따르면 연구자들은 약간의 요인들에 의해 좌우되긴 하겠지만 인간이 지구상에 2040년까지는 존재할 수 있길 희망한다.

■인간의 화성 유인여행 시점과 과제는?

인간이 화성에 착륙하려면 화성 표면에 약 10톤의 물질을 착륙시킬 수 있어야 한다. 현재 나사는 1톤의 차량을 착륙시킬 수 있을 뿐이었다.

나사는 또한 화성에서 발사해 지구로 돌아오는 기술을 개발할 필요가 있다. 나사는 2020년 자체 개발한 로버를 이용해 이를 시험할 계획이다.

그러나 화성 유인 여행의 최대 난관은 생명을 유지하기 위한 전체 인프라를 구축하는 것이다. 그린 박사는 “거기에 갈 사람들은 진정한 개척자들이다”라고 말했다.

화성을 여행하는 인간은 농장을 만들고 식량자원을 확보해야 한다.

지난해 미 의회가 나사에 대해 승인한 법안은 나사가 화성에 도달하기 위한 단계별 계획을 의회에 정의하고 전달하도록 요구했다.

하지만 나사는 아직 제공할 것이 없다는 입장이며, 이는 일부사람들에게 이 계획이 예상보다 크게 뒤처지고 있다고 결론내리게 만들고 있다.

지난 6월말 미 의회 청문회에서 케이프 커내버럴과 케네디우주센터가 있는 플로리다주의 넬슨 상원 의원(민주당)은 “2030년대까지 화성에 간다는 시나리오는 잊어 버려라. 2050년은 돼야 할 것이다”라고 말했다.

지난 2009년 어거스틴위원회(Augustine Commission)로 알려진 독립적인 전문가 패널은 나사의 자원은 높은 목표와 일치하지 않는다고 경고한 바 있다.

이 그룹에 따르면 연간 약 180억달러(약 20조3040억원)의 예산을 사용하는 나사가 화성에 가려면 추가로 매년 30억달러(약 3조3840억원)가 필요하다는 사실을 밝혀냈다.

■나사 2030년 화성 유선탐사선 프로젝트 단계별 일정은?

화성은 인류 우주 탐사의 또다른 큰 거보를 내딛는 일이 될 것이다.

하지만 인류가 붉은 행성에 가기 전에 우주비행사들은 그에 앞서 1년 동안의 임무를 통해 달에 갔다가 돌아오는 일련의 작은 미션들을 수행해야 한다.

달 궤도 임무의 세부 사항은 2030년대에 화성에 가는 임무를 이끌 시간표의 일부로 공개돼 왔다.

지난해 5월 그레그 윌리엄스 나사정책 및 계획 담당 부국장은 언젠가 인간이 화성을 방문 할 수 있게 할 4단계 계획과 예상 시간표를 요약해 발표한 바 있다.

1, 2단계에서는 여러 차례의 달여행을 포함하면서 여행을 위한 중간 대기 구역(Staging Area)을 제공할 거주지 건설을 허용하게 된다.

배송된 하드웨어의 마지막 부분은 추후 화성에 승무원을 운송하는 데 사용될 실제 딥스페이스 운송 수단이 된다. 화성에서의 1년 간 생활에 대한 시뮬레이션은 2027년에 실시된다.

3단계와 4단계는 2030년 이후에 시작될 것이며 화성의 시스템과 화성 표면에 대한 지속적인 탐사대원들의 탐사를 포함하게 된다.

아래는 나사 3D프린티 화성거주지컨테스트 최종심에 올라온 5개 수상작 동영상이다.