이종호 한국과학저술인협회 회장ㆍ공학박사

미국 정부가 우주왕복선 프로그램을 중단한 지 거의 10년 만에 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 세운 민간 기업 <스페이스X>가 처음으로 우주비행사를 궤도에 진입시키며 새로운 우주여행 시대를 열었다.

<스페이스X>는 2020년 05월 30일 미국 플로리다주 케이프커내버럴의 케네디우주센터에서 재활용 로켓 ‘팰컨9’으로 유인 우주선 ‘크루 드래건’ 발사에 성공했다. 지금까지 유인 우주선을 띄운 국가는 미국·중국·러시아 등 3개국에 불과한데 정부가 아니라 민간 기업이 유인 우주선을 발사한 것이다.

크루 드래건은 높이 8.1m, 지름 4m의 캡슐형 우주선으로 NASA 소속 우주비행사 더글러스 헐리와 로버트 벤켄 두 명이 탑승했다. 발사 후 12분 만에 추진 로켓에서 분리된 뒤 고도 약 400㎞ 상공에 떠 있는 국제우주정거장(ISS)과 발사 19시간 8분 후 ISS과 도킹하는 데 성공했다.
크루 드래건은 기존 우주선과 조작 형태부터 다르다. 일반적인 버튼 대신 터치스크린으로 제어하는 차세대 우주선이다. <스페이스X>는 기존 화물 운반용 우주선을 유인선으로 개조했는데 최대 수용 인원은 7명이다.

두 명의 우주비행사는 ISS에서 최장 4개월 동안 머물며 여러 가지 연구를 하는데 그들의 주요 임무 중 하나는 크루 드래건과 로켓이 승객을 태우고 안전하게 우주를 다녀올 수 있는지를 확인하는 것이다.

<스페이스X>의 발사 성공은 냉전 시대 이후 지속된 정부 주도의 ‘우주 전쟁’ 즉 우주개발 주도권이 정부에서 민간으로 넘어가고 있다는 걸 알려준다. 과거엔 군사적 목적이나 국력을 과시하기 위해서였지만 상업적인 목적을 위한 우주여행이 가능하다는 것을 보여주었기 때문이다. 그러므로 <블루오리진> 등 미국의 민간 우주 기업들은 냉전시대 정부 주도 탐사 ‘올드 스페이스(old space·낡은 우주)’라고 부르면서 스스로를 ‘뉴 스페이스’로 차별화하고 있다.
민간 우주개발의 원동력은 효율성과 경제성이다. 민간 우주탐사기구인 <플래니터리 소사이어티> 분석에 따르면, 크루 드래건 개발에 미 항공우주국(NASA)이 분담한 비용은 17억 달러로 아폴로 우주선 개발 비용 309억 달러의 18분의 1 수준이다.

이번 발사 성공이 많은 사람들의 관심을 불러일으킨 것은 전문 우주인들이 아닌 일반인들도 우주여행이 가능하다는 것을 보여주었기 때문이다. 특히 우주 관광이라는 신규 분야가 등장했는데 우주 관광 프로그램은 여러 곳에서 진행된다.
우선 <스페이스X>는 2021년 말까지 민간인 관광객 4명을 크루 드래건에 태워 지구 저궤도에 진입시킬 수 있다고 말했다. <버진 갤럭틱>은 우주선을 타고 고도 80㎞ 이상으로 올라갔다가 자유낙하하면서 우주 공간의 무중력을 체험하는 90분짜리 우주 관광 상품을 개발했다. 1인당 25만 달러인데 약 600명이 예약했다고 알려진다. <블루 오리진>은 관광 전용 우주선 ‘뉴 셰퍼드’를 개발하고 있는데 지구 상공 약 100㎞까지 올라가고, 한 번에 승객 6명을 태우는데 가격은 20만30만 달러이다

<액시엄스페이스>사는 아예 민간 우주정거장을 직접 건설하여 우주실험과 우주여행을 실현한다는 야심찬 비전을 발표했다. 특히 스타트업 <오리온스팬>은 고도 333㎞ 상공의 우주호텔에 12일간 묵을 수 있는 950만 달러짜리 우주여행 상품을 2022년 선보이겠다고 발표했다는 계획을 내놨다.

또한 민간인 우주 여행에 물고를 튼 일론 머스크는 지구인들의 우주 계획을 지구가 아니라 태양계의 화성까지 넓히겠다고 말했다. 그는 2016년 사람을 지구에서 화성까지 보내 인구 100만 명에 달하는 지속 가능한 정착지를 건설하겠다는 ‘화성 식민지 프로젝트’를 발표했다.
다소 황당해 보이기도 하지만, 테슬라의 전기자동차, 스페이스X의 재활용 로켓이 그의 기발한 성공 사례다. 게다가 고속철도보다 훨씬 빠른, 시속 1,000km의 ‘하이퍼루프’도 그의 작품인데 이들 모두 실현 가능한 프로젝트이다.

머스크 회장의 계획은 매우 세부적으로 계획되어 2022년까지 유인 우주선으로 화성과 지구를 왕복할 수 있도록 준비한다는 것이다. 아직 2년이 남아있으므로 그의 발표대로 정말 진행될 수 있는지는 명확하지 않지만 가장 핵심적인 내용은 현재 화성까지 단행으로 거의 8개월 걸리는 기간을 약 80일로 단축하며 궁극적으로 30여 일을 목표로 삼았다.
지구와 화성이 태양 주위를 다른 주기로 공전하기 때문에 상당히 긴 장거리를 비행해야 한다. 달까지의 여행에는 3일 정도가 소요되지만 화성까지는 8개월 이상이 필요한데 이를 30일로 줄일 수 있다는 것이다.

그가 화성 식민지 건설의 필요성을 주장한 이유는 ‘인류가 지구상에 계속 머물게 될 경우 전쟁이나 질병, 그리고 기아와 같은 여러 가지 이유로 멸종될 수 있기 때문’이라고 설명했다. 특히 그는 화성으로 사람을 보내 자급자족이 가능한 도시를 건설하기까지 40100년이 걸릴 것으로 내다봤는데 우주 계획으로 보면 그다지 긴 기간은 아니다.

머스크의 화성 프로젝트가 실현될 수 있느냐아니냐는 시간이 해결해줄 것이라는 긍정적인 의견이 많이 있는데 민간인들에게도 우주 여행이 실현화될 때 가장 먼저 제기되는 문제는 섹스 문제를 어떻게 해결하느냐이다. 인간의 2대 욕구를 식욕과 섹스욕이라고도 이야기하는데 우주여행시 섹스가 가능하냐는 매우 중요한 요건이다.

사실 현재 우주 여행으로 가장 매력적인 것은 우주 허니문이다. 일부 회사에서는 우주선에 ‘허니문 특실’을 별도로 설치하여 신혼부부를 유혹하고 있다. 실제로 ‘무중력 상태에서 섹스를 즐기세요란 슬로건을 내걸고 부부관광객 유치에 열을 올리는 여행사들도 있다.

우주는 우리가 살고 있는 지구와는 많이 다르다. 지구에서 인간은 고도 9킬로미터만 올라가도 생명의 위협을 받는다. 질소가 혈액 속으로 녹아 들어가 피의 흐름을 막기 때문이다.
우주는 진공 상태이기 때문에 대기압이 작용하지 않고, 태양열에 의해 영상 수백 도에서 영하 수백 도까지 극고온과 극저온의 환경이 반복된다. 인간의 몸 안은 1기압을 유지하고 있다. 지구의 대기압이 몸을 1기압으로 누르고 있기 때문에 몸 안에서 같은 힘으로 밀어내고 있는 것이다. 하지만 우주 공간은 진공, 즉 0기압이다. 우주복을 입지 않은 상태로 우주 공간에 나가게 되면 1기압과 0기압의 압력 차로 인해 몸이 터져버린다.

또한 기압이 낮아지면 액체의 끓는점이 낮아진다. 즉, 20km 정도의 고도가 되면 대기압이 낮아서 세포에 기포가 생기며 혈액이 끓어오르게 된다. 높은 산에서 밥을 하면 물이 100도 보다 낮은 온도에서 끓기 때문에 밥이 잘 되지 않는 것도 같은 원리이다. 이와 같이 기압이 0인 우주에서는 상온에서도 사람의 혈액이 끓어올라 죽게 된다.
더구나 진공상태라는 것은 공기가 없음을 의미하기 때문에 숨을 쉴 수도 없다. 또한 초속 수 킬로미터의 빠른 속도로 날아다니는 우주먼지들과 각종 전자파 및 방사능은 우주를 여행하는 사람들에게 위협적인 요소들로 작용한다.

물론 우주선은 우주인들이 생활하는 데 불편함이 없도록 쾌적한 온도, 습도 및 생활 편의 시설을 갖춘다. 우주선 실내는 지상에서와 똑같이 질소와 산소가 4 : 1로 혼합된 공기로 채워져 있다. 산소는 두 가지 방법으로 공급되는데 첫째는 우주선 안에 보관되어 있는 약체 산소로부터 공급하는 방법이고 둘째는 전류가 물 저장 탱크를 통과하면서 물을 산소와 수소로 전기 분해하여 공급하는 방식이다.

우주선 내의 온도와 습도는 생명 유지 장치를 통해 반소매 차림으로 지낼 수 있을 만큼 쾌적하게 유지된다. 공기가 탁해지거나 불쾌한 냄새가 발생하면 정화 장치가 자동적으로 작동된다. 우주선 안에는 취침 시설, 화장실, 새워 시설, 냉장고와 식탁이 갖추어진 주방 등 생활에 필요한 기본 시설이 갖추어져 있다. 또한 승무원들의 건강을 위한 운동 기구도 비치되어 있다.
그런데 SF영화에서 승무원들간 섹스는 전혀 문제되지 않지만 현실적으로는 만만한 일이 아니다. 무중력이라는 여건에 적응해야하기 때문이다.

사실 이 문제는 우주여행 초기부터 제기되었다. 구소련은 1982년 우주정거장 살류트 7호에 남자인 베레조보이와 여자인 레베데프를 보내 211일간 체류토록 했으며 미국에서도 1992년 부부가 함께 탑승한 예가 있다. 많은 학자들이 이들을 보낼 때 우주에서 섹스가 가능한지를 실험하기 위해서라고 이야기했지만 이들이 실제로 성관계를 맺었는지는 확인되지 않았다.
우주 왕복선 자체는 비좁아 남녀우주인이 성관계를 갖기 불편하지만 우주정거장은 공간이 커 섹스가 가능한 것은 사실이다.

그러나 무중력 공간에서는 조그마한 접촉도 튀어나갈 수 있다는 현실적인 문제가 제기된다. 그러므로 침대와 이불을 챙기기 전에 끈이나 끈끈이를 통해 섹스 파트너부터 고정시켜야 한다. 문제는 묶인 섹스 파트너는 꼼짝할 수 없으므로 섹스 동작은 오로지 상대방의 능력에 따라 달린다. 대체로 여성을 고정시키고 남자는 체조경기에서의 고정 물체를 이용하는 것이 추천된다.

그러나 이것도 간단한 일은 아니다. 실전에 들어가서도 잊지 않아야 할 것은 분위기가 뜨겁다고 땀을 흘린다면 그것도 골칫거리가 된다. 땀이 방울이 되어 떠다닌다면 땀방울을 수거하려고 이러 저리 뛰어야 할 상황이 벌어질 수 있다.

장시간 섹스에 자신 있는 사람들은 주 종목을 바꾸는 것이 좋다. 우주에서 장거리 섹스는 빈혈을 유발할 수 있기 때문이다. 혈압이 낮아지고 심장 박동이 지구보다 느려지며 적혈구도 감소한다. 따라서 체력 저하나 가벼운 빈혈증상이 나타날 수 있다.

그러나 우주선에서 섹스 자체는 문제가 없다는 결론이다. 정자의 무게는 거의 0이며 사정될 때 정액의 속도는 18km/h이나 된다. 이는 무중력 상태에서도 정자 이동이 가능하다는 뜻이다. 그러므로 독일의 기도 무트게 박사는 우주선내에서 임신이 가능하다고 보았다.
현재까지 알려진 바에 의하면 무중력 상태가 태아의 발달에 심각한 문제를 일으킨다는 보고도 있다. 무중력상태에서 임신한 쥐와 태아를 관찰한 결과 13～17퍼센트에서 태아의 골격에 장애를 일으켰고 신경과 면역 체계에서도 문제가 일어난다는 것이다. 특히 임신 26주후에는 중력이 매우 중요한 역할을 한다고 알려진다.

물론 우주선 내를 지구와 같은 중력 상태로 만든다면 이런 문제는 사라지지만 우주선 내에 중력을 만드는 것이 간단한 일은 아니다. 현실적으로 우주선의 규모를 500킬로미터로 만든다면 인공중력이 생기므로 지구에서처럼 마음대로 활보할 수 있다. 섹스도 문제되지 않는다. SF영화 「스타트랙」에 등장하는 우주선 엔터프라이즈가 바로 그런 크기이다.
그러나 지름 500킬로미터의 우주선을 만든다는 것이 간단한 일은 아니다.

그러므로 우주 공간에서의 무중력상태를 제거하기 위한 또 다른 방법이 제시되었다.
과학적 사실에 충실한 SF영화에서 자주 등장하는 장면으로 우주정거장을 도넛형으로 만들어 원심력을 이용하는 것으로 로켓의 선구자로 인식되는 러시아 과학자인 콘스탄틴 치올콥스키(Konstantin Tsiolkovsky, 18571935)가 제시하였다. 우주정거장을 링 형태로 제작하여 중심을 축으로 일정한 각속도로 회전시키면 우주정거장 내부의 사람은 바깥 방향으로 관성력인 원심력을 받게 된다. 이때 우주인이 딛는 바닥을 우주정거장의 바깥쪽이 되도록 하고, 적절한 회전반경과 각속도로 회전시키면 우주인은 이 원심력으로 인해 마치 중력이 있는 것처럼 느낄 수 있다는 것이다.

인공중력을 만드는 관건은 회전반경과 각속도이다.
우주정거장이 1분에 1번씩 회전하는 경우, 지구의 중력과 같은 인공중력을 만들기 위해 필요한 회전반경은 893.65미터가 되어야하며 2rpm으로 1G의 중력을 만들려면 최소한 회전 반경 224m보다 더 큰 우주정거장이 필요하다. 마찬가지로 10m의 회전반경에서는 약 10RPM(분당 회전수)의 각속도가 필요하다.

1966년 미국의 제미니 11호는 최초로 인공중력을 만들어냈다. 무인위성에 약 길이 36m정도의 끈으로 묶고 원운동시킴으로서 무인위성 내에 인공중력을 처음으로 만들어낸 것이다. 당시 인공중력 자체는 우주비행사에 의해 느껴지지도 않은 정도로 작았지만 작은 물체가 무인위성 ‘바닥’쪽으로 이동하는 것은 관찰되었다고 보고되었다.

현 단계에서 인공중력을 만드는 방법이 만만치 않지만 섹스가 의식주와 마찬가지로 포기할 수 없는 중요한 문제이므로 앞으로 어떤 방법으로든 해결책이 나올 것으로 생각한다.
한편 바퀴벌레가 우주에서 임신한 최초의 종으로 기록되었다.

나데즈다(희망)라는 이름을 가진 이 바퀴벌레는 2006년 9월 생명 과학 실험을 위한 무인 캡슐 ‘포톤 M’에 실려 우주 공간에서 12일을 보냈는데 임신에 성공한 것이다.

무인 캡슐에는 동료(?) 바퀴벌레 60마리와 달팽이와 누에와 물고기 그리고 다양한 박테리아가 실려 있었는데, 나데즈다가 임신을 했고 새끼를 낳아 임신이 가능하다는 것을 증명했다.
그러나 우주 여행이 바퀴벌레에게도 상당한 스트레스를 준 것으로 인식한다. 무중력 상태에 익숙치 않은데다 태양선(線)에 노출되었고 온도가 여러 차례의 급변했기 때문이다. 물론 나데즈다와 함께 우주로 갔던 바퀴벌레 중 절반가량이 죽었는데도 나데즈다가 ‘임신’에 성공했다는 것은 많은 지구인들에게 큰 희망을 주었음은 물론이다.

        이종호 한국과학저술인협회 회장ㆍ공학박사