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미션 임파서블 : 우주에서 살아남기

별빛 낭만? NO 생존 게임? YES

  • | 강양구 지식큐레이터 imtyio@gmail.com

미션 임파서블 : 우주에서 살아남기

  • 우주를 배경으로 한 영화 ‘그래비티’가 8월 말 재개봉한다. 2013년 ‘그래비티’ 이후 ‘인터스텔라’ ‘마션’ 등의 SF 영화가 차례로 개봉하면서 많은 이가 ‘우주에서 생존하기’에 관심을 갖게 됐다. 최근에는 이를 소재로 삼은 예능 프로그램까지 등장했다. 과연 사람은 우주에서 살 수 있을까. 사람을 우주에서 살게 하려면 어떤 장치가 필요할까.
영화 ‘그래비티’는 소리, 대기, 중력이 없는 우주 공간에 노출된 인간의 공포를 보여준다.

영화 ‘그래비티’는 소리, 대기, 중력이 없는 우주 공간에 노출된 인간의 공포를 보여준다.

최근 기막힌 소설을 한 편 읽었다. 영국 작가 닐 스티븐슨이 2015년 펴낸 ‘세븐이브스’(북레시피). 제목(일곱 명의 이브?)부터 호기심을 자아내는 이 소설은 가까운 미래의 어느 시점을 무대로 한 SF 소설이다. 스티븐슨은 당대의 정확한 과학기술 지식을 소설에 녹여내는 작가로 유명하다. 예를 들어 ‘아바타’ 같은 용어가 스티븐슨의 소설에서 나왔다. 

책 많이 읽기로 유명한 빌 게이츠가 극찬한 이 소설의 설정은 말 그대로 파격이다. 어느 날, 원인을 알 수 없는 이유로 지구를 돌던 달이 갑자기 폭발한다. 그 충격으로 애초 한 개이던 달이 일곱 조각으로 쪼개진다. 달이 있어야 할 자리에 일곱 개의 삐쭉삐쭉한 파편이 있다면 얼마나 기괴할까.


‘붉은 지구’ 탈출 프로젝트

닐 스티븐슨의 ‘세븐이브스’.

닐 스티븐슨의 ‘세븐이브스’.

여기서 끝이 아니다. 지구를 돌던 일곱 개의 달 조각은 며칠 지나지 않아 서로 충돌해 여덟 개로 늘어난다. 그러고 나서 세계 곳곳에서 과학자의 경고가 쏟아진다. 시간이 지날수록 달의 조각끼리 충돌하는 횟수가 늘어나고, 그 결과 달은 점점 더 작은 조각으로 쪼개질 거라고. 그렇게 쪼개진 무수히 많은 달 조각이 지구를 비처럼 덮칠 것이라고. 

소설은 이렇게 지구를 비처럼 덮치는 달 조각에 ‘하드 레인’이라는 이름을 붙인다. 그런 하드 레인이 지구에 쏟아지면 어떻게 될까? 수많은 하드 레인이 지표면을 강타할 테고, 그 결과 인간을 비롯한 생물 종 대부분은 절멸이 불가피하다. 소설에서는 하드 레인이 덮친 지구를 ‘푸른 지구’가 아니라 오렌지빛으로 벌겋게 달아오른 ‘붉은 지구’로 묘사한다. 

하드 레인이 지구를 덮치기까지 남은 시간은 2년 정도. 사형선고를 받은 인류가 할 수 있는 일은 문명의 유산을 갈무리해 선택받은 소수의 생존자를 우주로 내보내는 길뿐이다. 그들이 짧게는 5000년에서 길게는 1만 년 가까이 우주에서 버텨낸다면, 다시 지구에서 새로운 인류 문명을 시작할 수 있다. 

그런데 왜 제목이 일곱 명의 이브일까? 눈치 빠른 독자라면 짐작했을 테다. 2년 동안 세계에서 우여곡절 끝에 선발한 수천 명의 생존자가 우주로 나간다. 하지만 애초 달 궤도 근처에 비교적 안전한 거점을 마련할 때까지 걸린 수년의 시간 동안 우주에서 살아남은 생존자는 딱 여덟 명. 그 여덟 명이 공교롭게도 모조리 여성이다. 그나마 한 명은 가임기를 지나 임신과 출산이 불가능하다. 이제 인류의 지속 가능성은 일곱 명의 여성에게 달렸다. 그들이 바로 ‘세븐 이브스’다. 인류 문명은 재건될 수 있을까? 관심 있는 독자는 소설을 읽어보자. 여기서 강조하려는 건 따로 있다. 우주에서 살아남기는 생각보다 훨씬 힘들다.


위험하고 또 위험한 우주

진공 상태에 보호 장치 없이 노출되면 인체는 풍선이 부풀어 오르듯 팽창하다

진공 상태에 보호 장치 없이 노출되면 인체는 풍선이 부풀어 오르듯 팽창하다 '펑' 터져버릴 수 있다. 영화 '마션'의 한 장면.

밤하늘은 낭만적이다. 하지만 정작 밤하늘에서 살아가는 일은 위험하기 짝이 없다. 누구나 생각할 수 있는 가장 큰 위협은 지구와 다른 대기 구성이다. 알다시피 우주 공간에는 우리가 살아가면서 꼭 필요한 산소를 비롯한 기체가 없다. 인공 산소 없이는 우주여행 자체가 불가능하다. 

달(위성), 화성(행성)처럼 거주지로 생각해봄직한 외계 천체의 표면 역시 산소가 없기는 마찬가지다. 달 표면은 산소뿐만 아니라 다른 기체도 거의 없다. 화성은 대기가 존재하기는 하지만 아주 희박하다. 사람은 숨을 못 쉬면 혈액 속 산소가 고갈돼 의식을 잃고, 30~60초가 지나면 혈압이 낮아져 심장 박동이 멈추고 곧 죽음에 이른다. 

상황이 이렇다 보니 우주에서 바깥출입을 할 때 입는 우주복 안에는 당연히 산소가 있다. 우주인은 100% 산소로 호흡한다. 약 80%의 질소와 약 20%의 산소로 구성된 지상의 공기와는 구성이 다르다. 우주에서 산소 양이 많아야 하는 이유는 혈액 속에 녹아 있는 질소가 자칫하면 기압이 낮아질 때 끓어올라 위험을 초래할 수 있어서다. 

기왕 이야기가 나왔으니 기압 이야기도 하자. 우주에는 대기가 희박하다. 다른 말로 하면 진공 상태다. 기압이 ‘0’이다. 지상에서 우리 몸은 밖에서 안으로 또 안에서 밖으로 약 1기압의 압력으로 균형을 유지한다. 하지만 우주 공간에서 우리 몸은 안에서 밖으로 1기압의 압력을 주는데 밖에서 안으로 주는 압력이 0기압이다. 

이렇게 균형이 맞지 않으면 어떻게 될까? 이론대로라면, 풍선이 부풀어 오르듯 몸이 팽창하다가 ‘펑’ 터져야 한다. 1950년대 미 항공우주국(NASA)은 침팬지와 개가 보호 장치 없이 진공 상태에서 얼마나 생존할 수 있는지 확인하는 실험을 했다. 고작 60초가량 견뎠다. 우리도 몸을 덮고 있는 피부 덕분에 단 몇 초 정도는 버틸 수 있다. 몇 초! 

우주 공간의 또 다른 위협은 온도다. 햇빛이 닿는 부위는 120도까지 올라가고 그림자가 진 부분은 영하 120도까지 내려간다. 이런 극단적인 온도를 사람 몸이 견딜 리가 없다. 햇빛이 닿는 부위는 순식간에 화상을 입고 반대쪽은 얼게 된다. 달이나 화성 표면도 상황은 마찬가지다. 달은 최고 116도, 최저 영하 179도. 화성은 최고 35도(적도 부근), 최저 영하 89도. 

충분한 산소와 일정한 온도는 우주 공간에서 생활할 때 필수다. 사람을 우주에서 살게 하려면 먼저 산소를 공급하고 이산화탄소를 흡수하는 공기 순환 장치를 마련해야 한다. 우주선을 비롯한 우주 실내 공간 온도는 올여름 같은 폭염에서 전기요금을 걱정하지 않고서 맞춰놓고 싶은 에어컨 희망 온도와 비슷하다. 대략 22~23도. 

산소와 온도 문제가 해결됐다고 해서 끝난 게 아니다. 중력도 문제다. 지상에서 로켓이 우주선을 싣고 출발하고 나서 10분쯤 지나면 엔진을 끈다. 이때부터 납처럼 무거웠던 몸이 깃털처럼 가벼워진다. 안전띠를 풀고 좌석에서 벗어나면 둥둥 떠다닐 수 있다. 무중력의 세계가 시작된다. 

우주여행이 끝나고 달이나 화성 같은 목적지에 도착해도 지구와 비교하면 중력이 절대적으로 작다. 몸무게 68kg인 사람이 달에 가면 11kg(약 6분의 1 수준)이 된다. 같은 몸무게인 사람이 화성에서는 26kg(약 2.5분의 1 수준)이다. 저중력 상태의 생활이 불가피하다. 

중력이 작으면 어떻게 될까? 무중력 혹은 저중력 상태에서 생활하다 보면 인체 골격을 유지하는 뼈가 약해진다. 또 항상 근육이 이완된 상태라 근육위축증(muscle atrophy) 같은 증상도 피하기 어렵다. 우주인에게 하루 두세 시간 이상의 강한 운동이 권장되는 건 이 때문이다. 

피와 같은 체액이 중력에 의해 위에서 아래로 내려가지 않으면서, 지구에 있을 때보다 많은 체액이 얼굴을 비롯한 상반신으로 이동한다. 그 결과 얼굴이 붓는다. 특히 시신경이 부풀어 올라 눈 뒤쪽을 누르면서 시야가 흐려진다. 손상된 시력은 지구에 돌아와도 회복되지 않을 확률이 높다. 좋은(?) 점도 있다. 체중 압박이 적어지면 척추가 펴져서 키가 3cm 정도 커진다.


세상에서 가장 지독한 숙취

우주여행 중 장기간 우주 방사선에 노출되면 암 발생 위험이 커진다. 영화

우주여행 중 장기간 우주 방사선에 노출되면 암 발생 위험이 커진다. 영화 '인터스텔라'의 한 장면.

무중력 혹은 저중력 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 한 가지 방법은 인공 중력을 만드는 것이다. 우주 공간에서는 우주선을 회전목마처럼 빙글빙글 돌리면 회전하는 우주선의 바깥쪽에 중력장이 형성된다. 인공 중력의 강도는 우주선의 크기와 회전 속도가 결정한다. 만약 우주선이 크다면 천천히, 우주선이 작다면 빨리 회전해야 한다. 

물론 인공 중력을 만드는 일은 말처럼 쉽지 않다. 우주선 규모를 크게 만들기가 어려울뿐더러, 달이나 화성 표면에서는 인공 중력을 만들 수 없다. 결국은 선택해야 한다. 만약 우주에서 오랫동안 살았다면, 다시 지구로 돌아오는 일을 포기해야 한다. 우주에 적응된 몸으로는 지구의 중력을 버틸 수 없기 때문이다. 

영국의 우주비행사 팀 피크(1972년생)는 6개월 동안 우주에 나가 있다가 지구로 돌아오고 나서 다시 적응하는 일을 ‘세상에서 가장 지독한 숙취’에 시달리는 일이라고 표현했다. 특히 뼈가 약해져 작은 충격에도 부러질 수 있고, 그 밖에 다른 건강 문제도 발생한다. 단 6개월 만으로도 상황이 이랬는데 수년 이상 우주에서 살았다면 어땠을까. 

지구에서 우주로 날아간 생존자의 목숨을 앗아가는 가장 중요한 원인은 무엇일까? 놀라지 마시라! 암이다. 우주 공간에서는 암이 전염병처럼 창궐한다. 우주에서 살아가는 인간 세포를 매시간 공격하는 우주 방사선(cosmic rays) 때문이다. 우주 방사선은 우주에서 살아가려는 인간 앞에 놓인 또 다른 위험이다.


우주에서도 암으로 죽는다

과학 연구에 따르면 우주 공간에서 생존에 좀 더 유리한 건 여성 쪽이다. 영화

과학 연구에 따르면 우주 공간에서 생존에 좀 더 유리한 건 여성 쪽이다. 영화 '그래비티'의 한 장면.

우주에는 태양이나 블랙홀, 별의 폭발 같은 원인으로 다른 천체에서 날아온 방사선이 가득하다. 이런 방사선은 세포핵 안에 들어 있는 유전 물질 DNA에 영향을 줘서 암세포의 생성과 활동을 자극한다. 지구에서 살아가는 우리는 걱정할 필요가 없다. 지구 자기장이 벨트를 형성해 방사선 입자가 지표면을 무차별 공격하는 일을 막아주기 때문이다. 화성 표면도 우주 공간보다 낫지만, 여전히 지구에 비하면 우주 방사선이 난타할 가능성이 크다. 우주 방사선을 막을 뾰족한 방법을 찾지 않는 한 우주인은 나중에 암 환자가 될지 모른다. 

우주에서 암이 증가하는 일은 스트레스와도 밀접한 관계가 있다. 예를 들어 화성까지 우주여행을 한다면 장기간 좁은 공간에서 똑같은 사람과 생활하는 일이 불가피하다. 상상해보라. 지금 일하고 있는 팀원 5~7명 정도와 짧게는 1년에서 길게는 수년간 지금 사무실의 절반 정도의 크기에서 먹고, 자고, 일하고, 노는 일을 반복한다면 어떻게 될까? 대부분의 보통 사람이라면 답답함이 주는 스트레스를 견디지 못하리라. 

실제로 우주에서 살아가기를 어렵게 하는 가장 중요한 요소 가운데 하나가 이런 좁은 공간과 제한적인 인간관계가 주는 스트레스다. 이런 스트레스는 우울증 같은 정신 질환을 유발해서 자신뿐만 아니라 동료에게도 심각한 피해를 줄 수 있고, 암과 같은 질환의 잠재 원인으로 작용한다. 

이 대목에서 다시 소설 ‘세븐이브스’ 이야기를 해보자. 왜 하필이면 마지막 생존자 여덟이 모조리 여성일까? 비록 소설이지만 과학적 근거도 있다. 그동안 축적된 장기 우주 비행의 영향에 관한 연구는 여성이 남성보다 우주 방사선 피해에 덜 민감하다는 사실을 말한다. 즉 우주 방사선이 암을 초래할 가능성은 여성보다 남성이 크다. 

또 다른 이유도 있다. 여성은 남성보다 평균적으로 체구가 작아 필요한 물리적 공간이 작고, 음식과 공기도 적게 소비한다. 이보다 더 중요한 이유도 있다. 장기간 좁은 공간 안에 서로 밀접해 있을 때의 업무 능력 또한 여성이 남성보다 낫다. 인간관계에 문제가 생겼을 때 좀 더 공격적으로 변해 사태를 악화시키는 건 여성보다 남성이다. 

그러니 불편한 진실은 이렇다. 우주에서 살아남는 데는 ‘미션 임파서블’의 에단 헌트(톰 크루즈)보다는 ‘그래비티’의 라이언 스톤(샌드라 블록) 같은 여성이 훨씬 유리하다. 할리우드 영화에서 여성 우주인의 등장이 부쩍 늘어난 이유는 여권 신장뿐만 아니라 과학기술적 근거가 뒷받침된 데 있다. 

이제 겁주는 일은 그만하자. 저런 위험을 극복하고 먹을거리를 확보할 수 있다면 우주에서 그럭저럭 생존이 가능하다. (장거리 우주여행 중에, 또는 달이나 화성 표면에서 먹을거리를 확보하는 일을 설명하려면 그 자체로 글 한 편이 필요하다. 한 가지만 강조하자면, 쉽지 않다.) 그런데 따져보면 일상생활은 위험하지 않아도 구질구질한 일의 연속이다. 우주도 마찬가지다.


지저분한 일상

예를 들어 살아가려면 먹고 ‘싸야’ 한다. 우주에서는 어떻게 쌀까? 무중력이나 저중력 상태에서는 싸는 일도 쉽지 않다. 중력이 신통치 않기 때문에 배속 배설물을 밀어내는 데도 시간이 걸릴뿐더러, 자칫하면 그렇게 나온 배설물이 (무중력 상태라면) 공중을 떠다니는 더러운 상황에 직면할 수도 있다. 

그래서 우주에서는 화장실도 특별하다. 소변이나 대변을 강하게 빨아들이는 공기 흡입기가 장착된 특수한 화장실이 필요하다. 대변을 볼 때는 발에 족쇄도 채운다. 만약 무중력 상태라면, 시원하게 방귀를 뀌었는데 그 반동력으로 솟아올라 화장실 천장에 머리를 부딪칠 수 있으니까. 

이렇게 흡입한 소변은 정화 후 물로 재활용한다. 대변은 지구 궤도의 우주선이라면 작은 역추진 로켓에 실어 별똥별처럼 대기권으로 진입시켜 태워 없앤다. 그러니 밤하늘의 별똥별 중에는 우주인의 대변 쓰레기가 불타는 것도 있다. 우주 정거장이나 달, 화성 표면에서 혹시 농작물을 키운다면 이 대변을 거름으로 활용할 수도 있으리라. 

우주에서 생활할 때는 씻는 것도 ‘일’이다. 지구처럼 위에서 시원하게 물이 쏟아지면서 온몸을 적시는 샤워를 하루에 한 번 이상 하는 건 불가능하다. 무중력 상태에서는 샤워 자체가 어렵다. 우주여행 중에 우주인은 헹굴 필요가 없는 비누나 샴푸를 사용하고, 수건으로 닦는 정도로 만족해야 한다. 세탁은 어려우니 옷은 더러워질 때까지 입다가 버리는 게 다다. 

어떤가? 앞에서 열거한 각종 위험에 밀폐 공간의 화재(피할 곳이 없다!)나 우주여행 중 운석 파편의 공격 등을 넣으면 우주 생활은 할리우드 재난 영화 수준이다. 그런 위험을 극복하고 구질구질한 불편함까지 감수하면 그다음에는 생존이나 안전 또 임무 수행에 꼭 필요한 중노동이 기다리고 있다. 

이래도 우주에서 살아가는 일이 낭만적으로 보이는가? 그렇다면 당신은 우주인에 도전할 자격이 충분하다.


신동아 2018년 9월 호

| 강양구 지식큐레이터 imtyio@gmail.com
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