톈원 3호 — 화성 샘플 귀환 도전
중국의 톈원 3호는 화성의 흙과 돌을 지구로 가져오려는 왕복 임무입니다. 2028년 말 발사, 2031년 무렵 시료 귀환이 목표이며, 성공하면 화성 시료를 지구로 가져온 첫 임무가 됩니다.
이 이벤트 이야기
톈원 3호는 중국이 준비하고 있는 화성 시료 귀환 임무입니다. 화성 표면의 흙과 돌을 모아 지구로 가져오는 것이 목표입니다. 지금까지 사람이 손에 넣은 화성 돌은 화성에서 떨어져 나와 지구로 날아온 운석뿐입니다. 톈원 3호가 성공하면 과학자들이 처음으로 화성에서 직접 골라 담은 시료를 실험실에서 다루게 됩니다.
임무는 두 묶음으로 나뉩니다. 하나는 화성에 내려앉아 시료를 모은 뒤 다시 날아오르는 ‘착륙선과 상승선’입니다. 다른 하나는 화성 궤도에서 기다렸다가 시료를 넘겨받아 지구로 돌아오는 ‘궤도선과 귀환선’입니다. 두 묶음은 창정 5호 로켓 두 대로 따로 발사됩니다. 발사 시기는 2028년 12월에서 2029년 1월 사이로 계획돼 있습니다.
가장 어려운 단계는 착륙이나 이륙이 아니라 그 사이의 만남입니다. 화성에서 날아오른 상승선이 궤도를 돌고 있는 귀환선을 찾아가 시료 통을 넘겨야 합니다. 이렇게 사람 없이 우주선끼리 만나는 일은 지구와 달 궤도에서는 해낸 적이 있지만, 다른 행성의 궤도에서는 아직 아무도 해 본 적이 없습니다.
시료는 착륙선의 드릴로 땅속을 뚫어 모으고, 걸어 다니는 작은 로봇으로 주변 시료를 모으는 방안도 검토되고 있습니다. 착륙 지점은 아직 정해지지 않았고, 과학자들은 여러 조건을 따져 50여 곳의 후보지를 골라 두었습니다. 공전뷰에서는 지구를 떠난 궤적이 몇 달 뒤 화성 궤도와 만나는 모습이 재현됩니다.
임무의 목표
시료를 지구로 가져오는 까닭은 장비의 차이 때문입니다. 로버에 실을 수 있는 장비는 크기와 전력이 한정돼 있습니다. 하지만 지구의 실험실에서는 커다란 장비로 같은 시료를 여러 방법으로, 수십 년에 걸쳐 되풀이해 분석할 수 있습니다. 나중에 더 좋은 측정 방법이 나오면 보관해 둔 시료를 다시 꺼내 볼 수도 있습니다.
특히 중요한 것은 나이 측정입니다. 지금까지 화성 땅의 나이는 크레이터가 얼마나 많은지를 세어서 짐작해 왔습니다. 그런데 이 방법의 기준은 달에서 가져온 시료로 만든 것이라, 화성에 그대로 쓰면 오차가 큽니다. 화성 돌의 나이를 방사성 원소로 직접 재면, 화성의 역사를 적은 연표 전체를 더 정확하게 고칠 수 있습니다.
생명의 흔적을 판단할 때도 실제 시료가 필요합니다. 어떤 유기 분자가 정말 화성에서 온 것인지, 지구에서 섞여 든 오염인지 가리려면 여러 실험실이 따로 검사해 결과를 맞춰 봐야 합니다. 그래서 시료가 지구 물질에 오염되지 않도록, 또 화성 물질이 지구에 퍼지지 않도록 막는 설계가 임무의 핵심 조건입니다.
임무 연대기와 배경
중국은 이 임무에 필요한 기술을 단계적으로 쌓아 왔습니다. 2021년 톈원 1호는 첫 시도에서 화성 궤도 진입, 착륙, 로버 운용을 모두 해냈습니다. 달에서는 창어 5호(2020년)와 창어 6호(2024년)가 시료를 채취한 뒤, 달 궤도에서 우주선끼리 만나 시료를 넘기고 지구로 가져왔습니다. 톈원 3호는 이 두 경험을 하나로 합치는 도전입니다.
미국과 유럽도 같은 목표를 오래 준비해 왔습니다. NASA의 퍼서비어런스 로버는 이미 화성에서 시료를 모아 밀봉해 두었습니다. 하지만 그 시료를 가져올 후속 임무는 비용이 크게 불어나 계획이 흔들리고 있어, 언제 실현될지 불확실합니다. 그래서 누가 먼저 화성 시료를 지구 실험실에 놓게 될지는 아직 열린 문제입니다.
중국은 2025년 3월 이 임무를 국제 협력에 열어, 지구로 돌아오는 부분에 15kg, 궤도선에 5kg의 다른 나라 장비를 실을 수 있게 했습니다. 일정은 앞으로 바뀔 수 있습니다. 화성으로 떠날 기회는 약 2년마다 한 번뿐이라, 한 번 늦어지면 곧바로 2년 넘게 미뤄집니다.
이 탐사선의 다른 이정표
어디서 볼 수 있나 — 하늘과 시뮬레이터
발사는 중계로 보는 사건입니다. 중국의 대형 로켓 발사는 보통 관영 매체가 생중계합니다. 다만 발사 날짜와 시각이 정해지기 전에는 중계 일정도 알 수 없고, 이 임무는 로켓을 두 번 쏜다는 점도 기억해 둘 만합니다. 공전뷰에서는 두 묶음이 같은 길을 따라 화성으로 가고, 시료를 실은 귀환선이 다시 지구로 돌아오는 여러 해의 여정이 재현됩니다.
밤하늘에서는 화성을 직접 찾아보면 됩니다. 붉은빛이 도는 밝은 점이고, 별과 달리 거의 깜빡이지 않습니다. 지구와 가까워지는 ‘충’ 무렵에는 유난히 밝아지고, 그 뒤에는 눈에 띄게 어두워집니다. 이 밝기 변화는 두 행성 사이 거리가 바뀌기 때문이며, 화성으로 떠날 기회가 약 26개월마다 한 번씩만 오는 이유이기도 합니다.
자주 묻는 질문
톈원 3호는 언제 발사되나요?
2028년 12월에서 2029년 1월 사이의 발사 기회를 목표로 하고, 시료는 2031년 무렵 지구에 돌아올 계획입니다. 아직 확정된 일정은 아닙니다.
왜 굳이 시료를 지구로 가져오나요?
로버의 장비는 크기와 전력이 한정되지만, 지구 실험실에서는 큰 장비로 여러 번, 여러 방법으로 분석할 수 있습니다. 돌의 나이를 정확히 재는 일처럼 화성 현장에서는 어려운 분석도 가능합니다.
가장 어려운 단계는 무엇인가요?
화성에서 날아오른 상승선이 궤도의 귀환선과 만나 시료 통을 넘기는 단계입니다. 다른 행성의 궤도에서 우주선끼리 이렇게 만난 적은 아직 없습니다.
하늘에서 볼 수 있나요?
발사와 항해는 맨눈으로 볼 수 없습니다. 발사는 중계로, 궤적은 공전뷰로 따라갈 수 있습니다. 목적지인 화성은 밤하늘에서 붉은빛이 도는 밝은 점으로 쉽게 찾을 수 있습니다.
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시각·수치는 근사이며 관측 계획엔 공식 자료를 확인하세요. 시뮬레이션은 J2000 평균 궤도요소 기반입니다.