아르테미스가 노리는 것들

지난 1972년 이후 인류를 달에 가지 않았지만 미항공우주국 나사(NASA)는 이런 상황을 의욕적인 아르테미스 계획으로 바꾸려 한다. 2022년 후반에 시작될지 모르는 달 미션은 어떻게 진행되고 있을까.

1972년 12월 14일 아폴로17호 우주비행사가 달에 이별을 고했다. 지구로 향하면서 이들은 설마 인류가 다시 달로 되돌아갈 때까지 반세기 이상 걸릴 것으로 생각하지 못했을 것이다. 하지만 이게 지금 현실이다. 아폴로계획은 역사 속 사건으로 멀어져갔다.

아르테미스는 다시 달 탐사를 실현하려는 계획이다. 나사는 2025년 이후 여성과 남성 우주비행사 달 착륙을 목표로 하고 있다. 하지만 아르테미스 계획은 이들 2명을 달에 내리려는 것 하나만 세우는 건 아니다. 나사는 지속 가능한 주거 거점을 달과 달 궤도에 구축하고 프로그램을 약진시켜 화성에 대한 유인 미션을 위한 발판으로 활용할 계획이다.

2017년 발표된 아르테미스 계획은 나사에 따르면 인류 존재를 태양계 전체로 넓힐 수 있도록 한다는 것이다. 아르테미스 계획에선 최대 11개 임무를 수반하고 있으며 이 중 처음 5가지 개발이 현재 진행되고 있다.

장기적인 목표에는 달 주회 유인 거점인 게이트웨이 그러니까 달 궤도상을 도는 첫 우주정거장 건설과 달 거점인 아르테미스 베이스캠프가 포함되어 있다. 상업이나 국제 파트너 모두가 참여한다.

아르테미스는 그리스 신화에 등장하는 달과 사냥의 여신으로 아폴로 쌍둥이 여동생이기 때문에 첫 유인 달 미션을 방불케 하는 좋은 명칭이라고 할 수 있다. 하지만 공평한 입장에서 말하면 아폴로는 그리스 신화에선 태양신이기 때문에 달 미션이라면 아르테미스가 더 뛰어난 작명이라고 할 수 있다.

2017년 12월 11일 서명된 우주정책지령에 따르면 미국은 나사를 통해 인류를 태양계 전체로 확장할 수 있도록 해 지구에 새로운 견식을 갖고 돌아가는 파트너와 혁신적이고 지속 가능한 탐사 프로그램을 이끄는 걸 목표로 하고 있다. 백악관 각서에선 지구 저궤도 이원 임무를 시작으로 미국은 장기적인 탐사와 활용을 향한 달 탐사를 이끌고 이후 화성을 비롯한 달른 목적지로 유인 미션을 실시한다고 밝히고 있다.

좀더 이해하기 쉽게 말하자면 달 재방문 목적은 새로운 과학적 발견을 촉진하고 잠재적인 경제 이익을 조사하고 나사가 이른바 탐사 신세대를 이끌겠다는 것이다.

확실히 기원이나 화학 조성 등 달에 대해 배울 건 아직도 많다. 무엇보다 아르테미스 계획 우주비행사는 달에서 지속 가능한 주거 거점 성공 열쇠인 수빙을 찾기 위해 남극 지방을 탐사할 예정이다. 아르테미스는 우주 투어 혹은 희토류 원소나 헬륨3 등 자원 채굴 같은 달 상업화 길을 열어줄 지도 모른다.

아르테미스가 부분적으로 화성에 걸려 있다는 점도 중요하다. 이런 임무 과정에서 태어난 기술과 지견으로 나사와 파트너는 결국 유인 미션을 붉은 행성으로 발사할 수 있게 된다. 이를 위해 나사와 민간 파트너 모두 새로운 기술을 다수 개발하고 있다. 우주비행사가 달에 갔다가 돌아오기 위한 우주선인 오리온은 이미 개발이 끝났지만 그 밖에 거의 모든 게 여전히 미구축 상태다. 나사가 초대형 달 로켓이라고 부르는 높이 98m짜리 거대한 SLS도 포함되어 있다.

키가 되는 기술에는 그 밖에도 나사가 유인 착륙 시스템, HLS라고 부르는 2가지 타입 달 착륙선, xEMU라는 달 우주복, 비여압 로버, 게이트웨이, 수많은 지상 시스템 등을 포함한다.

비용도 엄청나다. 2021년 11월 15일 감찰실에 의한 회계감사에서 아르테미스는 이미 400억 달러가 사용되고 있으며 나사는 2025년말까지 930억 달러를 지출할 것이라고 예측했다. 우려해야 할 건 같은 보고서는 SLS와 우주선 오리온 첫 4회 발사에선 1회당 추정 41억 달러가 든다고 주장하고 있다. 나사가 이 비용을 줄일 수 없다면 현재 구성으로 아르테미스 계획을 유지할 때 중대한 난제에 직면할 것이라고 경고하고 있다.

스페이스X는 아르테미스 계획에서 중요한 역할을 담당한다. 2021년 4월 일론 머스크가 이끄는 이 기업은 미션에 달 착륙선을 제공하는 28억 9,000만 달러 계약을 나사와 체결했다. 스페이스X는 그 기반에 로켓 스타십을 활용할 예정이며 이 거대 로켓은 달에 수직 착륙하는 게 요구되고 있다.

달 착륙 전에 스타십 착륙선은 지구 저궤도에서 연료 보급을 수행하고 우주비행사를 달 궤도로 수송한 오리온과 도킹해야 한다. 나사는 달착륙선을 위한 새로운 개발 기업도 모집하고 있다.

아르테미스 미션에 참가하는 우주비행사가 누구인지 나사는 아직 공표하지 않았지만 조만간 달 미션에 대한 준비를 지원하기 위한 우주비행사 초기팀을 소집한다. 거대한 SLS 로켓 첫 발사는 무인 미션인 아르테미스1 역시 명확한 일정은 정해져 있지 않다. 나사는 첫 발사를 위해 준비를 하고 있지만 빨라도 8월 말까지는 실현되지 않을 전망이다.

나사 측은 아르테미스1 미션 향후 발사 가능 기간을 발표하고 있다. 이 임무에선 무인 우주선 오리온이 달까지 비행하지만 착륙하지 않은 채 지구로 돌아온다. 아트테미스1은 실제 미션 상황에서 완성된 로켓과 오리온 테스트 역할을 하며 유인 미션을 위한 준비를 한다.

아르테미스1에선 저비용 큐브샛 13기를 전개하고 선내에는 우주비행사를 방사선으로부터 보호하기 위한 베스트를 착용하고 진동과 우주 방사선 측정용으로 설계한 마네킹 3개가 탑승하게 된다.

오리온 캡슐에 인간이 탑승해 달로 향해 달에 착륙하지 않고 지구로 돌아오는 아르테미스2는 현재는 2024년 5월 이후로 예정되어 있다. 이 임무는 아르테미스1과 비슷하지만 나사 우주비행사 4명이 탑승한다는 게 다르다.

아르테미스3은 2025년 이후를 목표로 한다. 달 남극 지역에 남성과 여성이 내려갈 계획으로 이들은 한 주 가까이 달을 탐험한다. 나머지 승무원 2명은 오리온에 연결된 게이트웨이에 머물러 있는다. 계획대로 되면 미션에 앞서 비여압 로버나 다른 기기류가 달에 배치되며 4회 선외 활동이 계획되고 있어 수빙 탐색이 우선시된다.

4번째 아르테미스 미션은 2026년 이후로 계획하고 있다. 우주비행사 4명이 게이트웨이로 가고 달 거점 조립을 계속한다. 이 임무에선 ESA 국제거주동(I-Hab)을 게이트웨이에 운반한다. 게이트웨이는 거의 직선적인 헤일로 궤도(Near Rectilinear Halo Orbit, NRHO)에서 활동한다. ESA 국제거주동은 이어 우주비행사가 게이트웨이에 머물 때 주요 거주동 역할을 하게 된다. 이 미션에선 달 착륙은 이뤄지지 않을 예정이다.

아르테미스5는 2027년 발사 예정이다. 게이트웨이에 우주비행사 4명을 보내고 나서 이 중 2명을 달에 파견하겠다는 계획이다 우주비행사는 다시 달 남극 지역을 탐사한다. 이 임무에선 게이트웨이에 ESA 연료 보급과 인프라와 통신 기술을 제공하는 시스템 ESPRIT(European System Providing Refueling, Infrastructure and Telecommunications)도 전달할 예정이다. ESA에 따르면 ESPRIT는 강화된 통신 기술과 연료 보급 등을 공급한다.

아르테미스 미션 6에서 11은 아직 제안 단계에 있기 때문에 발사 시기나 어떤 내용이 될지는 불분명한 상태다. 만일 아르테미스6이 실현된다면 목적은 게이트웨이에 에어록을 위한 컴포넌트 인도와 설치가 될 것이다. 이런 아르테미스 계획 후기 미션은 영역을 확장해 인류가 달에 지속적으로 거주할 수 있도록 설계된 것 중 달 거주 환경, 여압된 이동형 주거 도입을 시도할 가능성이 높을 것으로 볼 수 있다. 이 단계가 되면 달에서 최대 45일간 모험을 할 수 있을지도 모른다.

아르테미스 계획이 예상대로 펼쳐지면 나사는 화성에 대한 유인 탐사 계획을 세울 수 있다. 승무원은 화성에 착륙하게 되는 건 현재 2030년 후반 또는 2040년 초로 예상된다. 화성으로 향해도 착륙하지 않고 귀환하는 유인 원정은 화성과 지구간 이상적 궤도 배열을 활용하기 위해 2033년 실현될지도 모른다. 이를 기점으로 태양계 나머지 행성을 목표로 하는 것이지만 이 모든 건 아르테미스 계획으로부터 모든 게 시작된다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.