지구에서 화성까지 왕복하는 데 통상 1년 이상이 소요되는 것으로 알려진 가운데, 비행 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 항로가 제시돼 주목된다.

IT매체 기즈모도는 브라질 리우데자네이루 북부 주립 대학교 마르셀루 드 올리베이라 소우자 교수가 주도한 연구 결과를 최근 보도했다. 해당 연구는 국제 학술지 '악타 아스트로노티카'에 발표됐다.

연구진은 지구 근접 소행성 ‘2001 CA21’의 궤도를 추적하는 과정에서 지구와 화성을 보다 빠르게 오갈 수 있는 경로를 발견했다. 분석 결과, 이 경로를 활용할 경우 왕복 비행 시간이 약 153일로 단축될 수 있는 것으로 나타났다.

어떻게 최단거리 찾았나

일반적으로 화성 탐사 항로는 지구와 화성의 공전 궤도에 따라 결정된다. 두 행성 간 거리는 지속적으로 변하며, 태양을 사이에 두고 같은 방향에 위치할 때 가장 가까워진다. 특히 약 26개월 주기로 발생하는 ‘화성 충(Mars opposition)’ 시기는 지구•태양•화성이 일직선에 가까워지는 시점으로, 우주선 발사에 가장 적합한 시기로 꼽힌다.

하지만 연구진은 이 시기 동안 보다 효율적인 ‘지름길’이 존재할 가능성에 주목했다. 이를 검증하기 위해 지구와 화성 궤도를 모두 가로지르는 소행성의 궤도 데이터를 분석했고, 보다 직선에 가까운 이동 경로를 도출했다.

2031년 두 번의 화성 왕복 임무 가능

2001 CA21은 원형에 가까운 궤도 대신 길쭉한 타원형 궤도를 가지며, 지구의 공전 궤도면과 유사한 경로를 형성하는 특징을 보였다. 연구진은 궤도 경사각 5도 이내의 경로를 집중 분석해 우주선이 보다 효율적으로 이동할 수 있는 항로를 찾아냈다.

이후 2027년, 2029년, 2031년의 화성 충 시기를 비교한 결과, 2031년이 가장 최적의 조건을 갖춘 시점으로 확인됐다. 연구에 따르면 해당 시기에는 총 소요 기간이 약 153일과 226일인 두 번의 왕복 임무 시나리오가 가능하다.

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이번 연구는 소행성 궤도 분석을 통해 행성 간 이동 경로를 최적화할 수 있으며, 이를 통해 기존 대비 수백 일의 비행 시간을 단축할 수 있음을 보여준 사례로 평가된다.

연구진은 “소행성은 일반적으로 지구 충돌 위험을 감시하기 위한 대상이지만, 동시에 태양계 탐사에 새로운 기회를 제공할 수 있다”고 설명했다.