아르테미스 1호 발사와 아르테미스 프로젝트: 인간의 일상적 우주탐사와 우주경제 시대의 개막

■ 역자 주: 1969년 7월 20일 아폴로 11호가 달에 착륙한 지 50여 년이 지난 지금, 미국 나사는 8월 29일 아르테미스 1호 발사를 기점으로 새로운 달 유인 탐사 프로그램인 아르테미스 프로젝트를 본격적으로 가동한다. 미국의 달 유인 착륙 프로그램은 사실 소련이 1957년 스푸트니크 1호를 지구 궤도로 쏘아 올리며 우주 시대를 연 것에 대한 충격과 경악에서 출발했다. 그렇기에 아폴로 11호 달 착륙과 함께 우주 경쟁에서 앞섰다는 과시가 이루어지자 미국 정부는 달 유인 탐사 프로그램의 예산을 취소했다. 그로부터 50년이 지난 지금 우주로 인간과 장비를 쏘아 올리는 기술은 눈부시게 발전했고, 비용은 훨씬 저렴해졌다. 무인 우주선 아르테미스 1호 발사부터 3호 달 유인 착륙과 탐사에 이르는 아르테미스 프로젝트는 우주의 자원의 인간의 활용과 인간의 일상적 우주 탐사 그리고 우주 경제라는 새로운 영역의 확립에 중요한 기점이 될 것이다. 이 글은 콜로라도 볼더 대학교 천체물리학 및 행성과학 교수 Jack Burns의 The Conversation 8월 26일 자 글 NASA’s Artemis 1 mission to the Moon sets the stage for routine space exploration beyond Earth’s orbit – here’s what to expect and why it’s important의 번역으로 아르테미스 1호와 다른 로켓과의 차이, 아르테미스 프로젝트의 목표와 아르테미스 3호까지 이어지는 발사 시리즈, 기존 아폴로 호와의 차이, 아르테미스가 가지고 있는 다른 변화들에 대해 설명하고 있다.

달에 대한 나사의 아르테미스 1호 임무는 지구 궤도를 넘어 일상적인 우주 탐사를 위한 무대를 마련한다. 그것에서 기대할 수 있는 것과 중요성을 살펴보자.

나사(NASA)의 아르테미스 1호(Artemis 1) 임무는 반세기 만에 인류를 달로 돌려보내는 데 중요한 발걸음을 내디뎠다. 2022년 8월 29일 월요일에 발사될 예정인 이 임무는 나사의 우주 발사 시스템과 오리온 유인 우주선(Orion Crew Capsule)을 위한 무인(sans crew) 시험 항해이다.

이 우주선은 달로 여행하고 몇 개의 작은 위성을 배치한 다음 궤도에 안착할 예정이다. 나사는 우주선 작동을 연습하고 달과 달 주변에서 승무원이 경험할 조건을 테스트하며 우주선과 모든 탑승자가 안전하게 지구로 돌아갈 수 있도록 보장하는 것을 목표로 한다.

The Conversation은 콜로라도 볼더 대학의 교수이자 우주 과학자이자 나사의 대통령 인수위원회의 전 멤버인 잭 번즈(Jack Burns)에게 이 임무와 아르테미스 프로그램이 우주 탐사를 위해 무엇을 약속하는지, 어떻게 인류가 마지막으로 달 표면에 발을 디딘 이래 반세기 동안 우주 프로그램이 어떻게 바뀌었는지 설명해 줄 것을 요청했다.

Jack Burns

달로 다시 돌아 가는 나사. 사진: NASA

아르테미스 1호는 일상적으로 발사되는 다른 로켓과 어떻게 다른가?

아르테미스 1호는 새로운 우주 발사 시스템의 첫 번째 비행이 될 것이다. 이것은 나사에서 언급한 "중량 화물"(heavy lift) 운송수단이다. 이것은 1960년대와 70년대에 우주비행사들을 달에 데려간 아폴로의 새턴 V(Saturn V) 시스템보다 훨씬 더 강력하며, 우주로 날아간 것 중 가장 강력한 로켓 엔진이 될 것이다.

그것은 액체 산소와 수소 주 엔진의 조합과 우주 왕복선에서 파생된 두 개의 부착식 보조 고체 로켓 부스터를 모두 가지고 있기 때문에 새로운 유형의 로켓 시스템이다. 그것은 실제로 우주 왕복선과 아폴로의 새턴 V 로켓 사이의 하이브리드이다.

오리온 유인 우주선이 실제 연습을 할 예정이기 때문에 테스트는 매우 중요하다. 그것은 한 달 동안 고방사선 환경인 달의 우주 환경에 있게 된다. 그리고 매우 중요한 것은 캡슐이 시속 25,000마일로 지구로 돌아올 때 캡슐과 탑승자를 보호하는 방열판을 테스트한다는 것이다. 이것은 아폴로 이후 가장 빠른 캡슐 재진입이 될 것이므로 방열판이 잘 작동하는 것이 매우 중요하다.

이 임무는 또한 달 궤도에 배치될 일련의 소형 위성을 운반할 예정이다. 그것들은 과학자들이 물이 있다고 생각하는 영구적으로 그늘진 분화구를 더 자세히 조사하는 것부터 방사선 환경을 더 많이 측정하고 장기간 노출이 인간에게 어떤 영향을 미칠지 보는 것까지 모든 유용한 사전 과학을 할 것이다.

이 계획은 아르테미스 1호가 이륙하여 달로 여행하고 위성을 배치하고 달 궤도를 돌고 지구로 돌아와 안전하게 대기권에 진입하여 바다로 착수하는 것이다. 사진: NASA

아르테미스 프로젝트의 목표는 무엇인가? 발사 시리즈에는 어떤 것들이 있는가?

이번 임무는 아르테미스 3호를 향한 첫걸음으로 21세기 인류 최초, 1972년 이후 인류 최초로 달에 착륙하게 될 것이다. 아르테미스 1호는 무인 시험비행이다.

그로부터 몇 년 후 발사될 예정인 아르테미스 2호에는 우주비행사들이 탑승할 예정이다. 이 역시 달을 돌고 집으로 돌아온 아폴로 8호와 매우 흡사한 궤도 임무가 될 것이다. 우주 비행사는 달 궤도를 도는 데 더 오랜 시간을 할애하고 인간 승무원과 함께 모든 것을 테스트할 것이다.

그리고 마지막으로 아르테미스 3호(2020년대 중반 무렵)가 스페이스 X 스타쉽(SpaceX Starship)과 합류해 승무원을 이송하는 달 표면으로의 여행으로 이어질 것이다. 오리온은 궤도에 머물 것이고, 달 우주선은 우주 비행사들을 표면으로 데려갈 것이다. 그들은 과학자들이 이전에 탐험하지 않은 지역을 보기 위해 달의 남극으로 가서 그곳의 얼음을 조사할 것이다.

아르테미스는 아폴로를 연상시킨다. 지난 반세기 동안 무엇이 바뀌었는가?

케네디가 처음 구상한 아폴로 계획은 소련을 물리치고 달에 가기 위한 것이었다. 행정부는 우주여행이나 달 자체에 대해 특별히 관심을 두지 않았지만, 그것은 분명히 우주와 기술 측면에서 미국이 1위를 하겠다는 대담한 목표를 나타냈다.

그렇게 하는 것의 단점은 "칼로 흥한 자 칼로 망한다"는 옛말이다. 미국이 달에 도착했을 때, 그것은 기본적으로 게임 오버였다. 우리는 러시아인을 이겼다. 그래서 우리는 깃발을 내려놓고 과학 실험을 했다. 그러나 아폴로 11호가 있은 후 얼마 지나지 않아 리처드 닉슨은 정치적 목표가 달성되었다는 이유로 프로그램을 취소했다.

그렇게 50년이 빨리 흘렀다. 이번은 매우 다른 환경이다. 우리는 러시아인이나 중국인 또는 다른 사람을 이기기 위해 이 일을 하는 것이 아니라 지구 궤도를 넘어 지속 가능한 탐사를 시작하기 위해 이 일을 하고 있다.

나사의 새로운 우주 발사 시스템이 로켓 조립 건물에서 발사대로 이동하는 모습이 보인다. 사진: NASA

아르테미스 프로그램은 많은 다른 목표들에 의해 추진된다. 그것은 식량, 연료 및 건축 자재를 생산하기 위해 수중의 얼음과 달 토양과 같은 자원을 사용하는 것을 의미하는 현장 자원 활용을 포함한다.

이 프로그램은 또한 기업가들을 시작으로 달과 우주 경제를 확립하는데 도움을 주고 있는데, 이는 스페이스 X가 달 표면에 대한 첫 번째 임무의 매우 많은 부분을 차지하기 때문이다. 나사는 우주선을 소유하고 있지 않지만 우주 비행사가 표면에 갈 수 있도록 좌석을 구입하고 있다. 스페이스 X는 이어 다른 탑재물, 개인 우주 비행사, 다른 나라의 우주인을 수송하는 다른 목적으로 이 우주선을 사용할 예정이다.

50년의 기술 개발은 이제 달에 가는 것이 훨씬 저렴하고 기술적으로 실현 가능하다는 것을 의미하며 컴퓨터 기술을 이해하면 훨씬 더 정교한 실험이 가능하다. 50년 간의 기술 발전은 게임의 판도를 완전히 바꿔 놓았다. 재정적 자원이 있는 거의 모든 사람이 지금은 달에 우주선을 보낼 수 있지만 반드시 인간과 함께 해야 하는 것은 아니다.

나사의 상업용 달 화물 탑재 서비스(Commercial Lunar Payload Services)는 민간 회사와 계약을 맺고 달에 가기 위한 무인 착륙선을 제작한다. 나와 나의 동료는 전파망원경을 가지고 있는데, 이것은 1월에 그 착륙선 중 하나에 실려 달에 갈 것이다. 이것은 10년 전만 해도 불가능했을 것이다.

아르테미스가 가지고 있는 다른 변화들은 무엇인가?

행정부는 아르테미스 3호의 첫 번째 승무원 비행에는 적어도 한 명의 여성과 유색인종이 있을 것이라고 말했다. 그들은 동일한 한 명일 수도 여러 명일 수도 있다.

나는 그 다양성을 더 많이 볼 수 있기를 고대하고 있다. 왜냐하면 오늘날 나사를 올려다보고 있는 어린아이들은 "아, 나와 닮은 우주 비행사가 있어요. 나는 이걸 할 수 있어요. 나는 우주 프로그램의 일부가 될 수 있어요.”라고 말할 수 있을 것이기 때문이다.