달아달아밝은달아…우주탐사전진기지로다시빛본다
60년대美·蘇경쟁용으로시작된달탐사냉전종식으로실익줄자사업중단상태미국주도유인탐사계획에한국도참여오는8월일단달궤도선‘다누리’띄워2031년달착륙등우주시대개척잰걸음
황폐화된미래지구를 배경으로하는공상과학영화 ‘인터스텔라’에서는 달착륙과관련한이야기가 나온다. 해당 세계에서한 교사는 달 착륙은 허구이며, 냉전 시대 소련이로켓 등 ‘쓸모없는’ 기계에자원을 쏟아부어파산시키는 미국의‘프로파간다’였다고 설명한다.
하지만, 주인공은그쓸모없는기계중하나가자기공명영상(MRI) 장치가 됐고, 이기계만 남아있었다면 자신의아내가 죽지않았을 것이라며반박한다.
달탐사역사는반세기전으로거슬러올라간다. 1961년 5월, 존 F.케네디미국대통령은60년대가 끝나기전까지달에인간을보내겠다는 계획을국회에서발표했으며, 1969년이를실현했다.
달착륙을비롯한우주경쟁은미국과소련의냉전에서비롯됐다.소련이1957년인공위성인스푸트니크1호 발사에성공하면서미국을비롯한서방세계국가에충격을 줬다. 소련이과학기술분야에서앞서고있는것은 물론, 발사체를이용해항공기없이도 핵무기를 지구 반대편으로 발사할수있는기술까지확보한셈이기때문이다.
소련은같은해11월살아있는개를태운스푸트니크 2호를 연이어발사했으며, 4년 뒤인 1961년 4월에는 유인 우주선 보스토크 1호에 우주비행사유리가가린을태워지구궤도를돌고귀환했다. 소련은이러한 성공을체제우위선전에적극적으로 활용했고, 미국은 한 달 뒤아폴로계획을 발표하며 우주 경쟁에서 앞서가기 위해노력했다.
이후미국은 1969년 아폴로11호를 통한유인달 탐사에성공하면서소련에뒤처진우주 경쟁을 한 번에 뒤집었다. 특히인간이지구 밖에있는 천체에처음으로 발을 내디뎠다는 점에서역사적인성공을 거둔 셈이다. 이후 70년대에도 미국과소련이몇차례달에탐사선을보내토양이나암석등을수집하기위한임무를수행했다.
프라운호퍼연구소에따르면당시미국은 10년 동안 매년 국내총생산(GDP)의 2.5%에 달하는예산을아폴로계획에쏟아부었다. 냉전시기체제 경쟁이 아니었다면 쉽게 투자하기 어려운비용이다.한국항공우주연구원에따르면2021년을 기준으로 미국은 GDP의 0.21%를 우주 개발에투자하고있으며,한국은 0.04%다.
하지만이후달탐사에대한열기는 시들해졌으며,소련이1976년 발사한루나24호를끝으로냉전이종식될때까지양국의달 탐사는이뤄지지않았다. 달탐사로얻는 정치적·경제적실익이크지않기때문이다.
◆심우주 탐사 위한 테스트베드, 아르테미스계획본격착수
2022년은 달탐사가다시본격화되는해다. 미국이전세계와 협력해추진하는아르테미스 계획은 물론,한국역시올해8월달궤도선을보낸다. 뉴스페이스 시대를 맞아 민간 기업 역시 달탐사를시도하고있다.
아르테미스 계획은 미국과 한국을 포함해전세계20개국이참여하는유인달탐사 계획이다.아르테미스는 그리스 신화에 나오는 달의여신으로,아폴로의쌍둥이로 묘사된다. 최초의유인달 탐사 계획인아폴로 계획을 이어간다는 의미다. 궁극적으로는 달 궤도 우주 정거장, 달 기지를 넘어화성유인 탐사를 위한 기술을 고도화하는것이목표다.
무인탐사선아르테미스1호는 오는 8월 달로향하고,달궤도를한바퀴정도돈후다시지구로 귀환한다. 추진과 역추진을 통해 궤도 이탈·진입을 실험하는 것은 물론, 대기권으로 돌아오면서우주선이고열을버티는지검증한다.
2024년 5월 발사되는 아르테미스 2호는 유인탐사선으로,달중력을이용해추진력을얻는스윙바이를 시도한다. 2025년에는 달 궤도우주정거장 루나 게이트웨이(LOP-G)에서 거주를 시작하며, 2025년 이후유인착륙선을보낸다.
달에 착륙한 우주 비행사는 약 일주일간 달표면에체류하며과학적지표 분석과얼음 샘플등을 채취한다. 장기적으로는달정주기지를건설해화성등심우주탐사를위한연구의전초기지로활용한다.
지구에서 진공 상태나 고온·저온, 무중력 등우주환경을모사해각종장비를실험하는것은현재도 가능하다. 하지만이는 실제환경에서실험하는 것과는 다르다. 태양에서발산되는 각종전자기파는 물론, 달에있는미세먼지입자가 장비나우주비행사에게미칠수있는영향도분석해야 한다.
화성에서 직접이를 실험하는 것이 최선이지만, 화성에직접도달하는데는 최소 6개월이걸린다. 또한 지구에서멀어질수록 중력권을 벗어나는데필요한에너지가더커지기때문에발사체를 통해실어보낼 수 있는 화물의무게도 줄어든다. 때문에실험할수있는환경이제한되고,실패시부담도커진다.
반면 달은 지구에서 직접발사할 경우 3일이면 도달 가능하다. 달 기지를 건설해 우주에서작물을 키우거나 물을 생산하는 방법도연구할수 있다. 화성에서시도하려는것들을달에서미리점검해볼수있는 셈이다.
한국항공경영학회에따르면달탐사사업의기대효과는크게△시장가치창출△기술파급및융합△우주개발국
진입△국가브랜드가치상승△과학문화확산△국방·안보등이다.독자적
인달탐사선발사능력확보는수입대체와수출효과를거둘수 있으며, 지상국이나 탐사용로버(이동형탐사로봇)핵심기술은개발에따라다양한분야에서사업다각화효과를낼전망이다.한국항공우주연구원은달탐사를통한유무형경제적가치를3조8000억원으로전망했다.
또한, 달탐사를통해기술력을국제적으로인정받으면 미국, 유럽, 러시아, 일본 중국 등이주도하고 있는 우주정거장 프로젝트에참여할 수있는근거가 되며, 장기적으로지구자원고갈에대비한 우주 영토 확보에서도 국제사회 내에서영향력을강화할수있다.
이밖에도 달 탐사 사업성공은 우주 개발에대한국민적관심을높이고,과학문화가확산하는 계기가 될수 있다. 우주과학의중요성과 실현가능성을 통해청소년의이공계진입을 유도할 수 있으며, 대학과 연구 기관의산학 협력역시촉진할수있다.
우리정부는오는 8월 달 궤도선다누리를보내 착륙 후보지를 찾는다. 이 가운데 궤도선에탑재된각종장치의성능을검증하면서과학기술임무를 수행한다.그간한국은인공위성을운영하며우주에있는 물체와 직접 통신해왔으나,거리는그리멀지않다.정지궤도위성인천리안 2호는 적도 상공 3만5857㎞에 위치하지만, 지구와 달의거리는 평균 38만㎞에 이른다. 현재우리가운용하는위성의10배가 넘는 거리다.
특히 다누리는 달로 직접 가는 방식이 아닌,태양 중력을이용하는달궤도 전이방식(BLT)을사용한다. 이때 지구와의 최대 거리는 165만㎞다. 한국은이거리에서궤도선엔진을점화해궤도를 조정한다. 이번다누리발사는이러한 심우주 통신과 궤도선에대한 직접적인 제어기술을검증하는계기가 된다.
한국은이번임무를시작으로오는 2031년에는자체개발한차세대발사체(KSLV-3)를 통해달착륙선을보낸다. KSLV-3은 누리호(KSLV-2)를 잇는개발계획으로,더높은우주수송능력을바탕으로 1.5톤(t)급 한국형달착륙선과탐사로버를달에보내지질연구와자원탐사등을수행한다.
2018년 발표된 제3차 우주개발진흥기본계획에따르면달 궤도선은우리나라우주탐사 계획의 1단계이며, 달 착륙선은 2단계다. 중장기적으로는 오는 2035년까지 소행성 착륙, 샘플 채취,복귀까지이어지는 심우주 탐사로 사업을 확대할 계획인 만큼, 이번 달 궤도선 발사는 한국의우주시대개척을 위한 핵심프로젝트가될전망이다.