2022년은 올해는 그야말로 천문학의 해였다.

환상적인 우주를 보여주고 있는 제임스 웹 우주망원경(JWST), 미래에 지구를 구하기 위해서 소행성에 직접 충돌한 DART 미션, 50여년 만에 달에 도착할 미션을 준비하고 있는 아르테미스1 미션 (Artemis I), 한 번의 실패 끝에 성공한 대한민국 우주발사체 누리호, 우리나라의 달 탐사선 다누리 등 셀 수 없이 많은 천문학 임무들은 우리에게 수많은 볼거리와 감동을 선사했다.

이 중 가장 인간다운 모습을 보여준 임무는 아르테미스 1 미션이 아닐까 한다. 연료 누출, 태풍 등 4번의 지연 끝에 5번째 준비했던 발사를 성공적으로 해내며 끝까지 포기하지 않는 인간의 의지를 보여주었기 때문이다. 아르테미스 1 미션이 성공적으로 발사되며 마침내 인류의 달 탐사도 천천히 다시 시작되어갔다.

◇인류는 다시 한번 유인 달 착륙을 준비하고 있다

1950년대부터 시작된 소련과 미국의 우주 경쟁에서 우위를 점하기 위한 미국은 미국항공우주국(NASA)을 창설하며 1969년 아폴로 11호의 달 착륙을 성공적으로 해내며 우주 경쟁에서 승리하게 된다. 

혹자는 53년만에 다시 인류의 달착륙을 시도하고 있다는 걸 들어 '아폴로 11호의 달 착륙이 허구였기 때문에 이제 새롭게 달 탐사를 준비하는 것'이라고 주장하며 음모론을 펼치기도 한다.

하지만 달 착륙 음모론은 명백한 거짓이다. NASA는 이미 수천페이지에 달하는 계획안, 실험자료, 사진, 논문 자료 등을 공개하며 이를 완벽히 반박했는데, 사실 증거를 확인하기도 전에 반대로 생각해보면 너무 자명하다. 미국의 달 착륙이 거짓이었다면 그 당시 미국의 경쟁자였던 소련이 가만히 있지 않았을 것이다.

인류의 달 탐사는 아폴로 11호에 국한되지 않는다. 아폴로 11호를 시작으로 12호, 14호, 15호, 16호, 그리 고 1972년 17호를 마지막으로 총 6차례나 달을 밟은 적이 있으며 현재 달 착륙에 성공한 인류는 닐 암스트롱과 버즈 올드린을 포함하여 총 12명에 달한다. 아폴로 11호 이전에도 이미 인류는 달을 밟지만 않았을 뿐 달 궤도 진입에 성공했다.

그렇다면 과연 인류는 왜 이미 충분히 경험한 달에 가려고 하는 것일까?

◇아르테미스 1, 달 탐사를 성공적으로 마치기 위한 준비 미션

먼저 알아두어야 할 점이 현재 발사되어 달 주변을 여행하고 있는 아르테미스 미션 1은 아폴로 17호의 달 착륙 이후 53년만의 (2025년 예정) 인류의 달 탐사를 진행하기 위한 ‘아르테미스 프로그램’의 준비 부분에 해당하는 미션이라는 점이다.

유인 달 탐사를 위한 아르테미스 임무는 총 세 개의 미션(아르테미스 1 미션, 아르테미 스 2 미션, 그리고 아르테미스 3 미션)으로 나누어지는데 아르테미스 1 임무와 2 임무는 아르테미스 3 (Artemis III) 미션을 위해 준비되는 미션이다.

아르테미스 1, 2 미션은 우주선의 발사, 비행, 오리온 캡슐 우주선의 분리, 오리온 캡슐 우주선의 지구 귀환 및 복구 등으로 이루어진다. 준비 미션으로 수행되는 미션이지만 미션 자체로도 다양한 천문 관련 기술을 테스트하는 미션이다.

아르테미스 1 미션에서는 마네킹 모형을 태우며 아르테미스 2 미션에서는 실제로 우주 비행사가 탑승해 모든 임무 단계에서 우주선과 로켓이 제대로 작동하는지 확인한다.

또한 첫 미션에서 가장 중요하게 확인할 사항은 오리온 캡슐이 달을 탐험하고 지구로 귀환할 때(대략 4만km에 달하는 속도) 캡슐에 부착된 열 차폐 방열판이 최고 섭씨 2800도 정도 초고온에서 정상적으로 작동하는지 여부다. 

반면 지상의 엔지니어들은 우주선과의 통신 등을 성공적으로 수행할 수 있는지, 심우주의 극한 환경에서 오리온 우주선이 견딜 수 있는지, 그리고 반 앨런 벨트(Van Allen radiation belt)를 이상 없이 통과할 수 있는지 점검하게 된다.

마지막으로 낙하산으로 속도를 감속, 오리온 캡슐이 바다 등에 착륙할 때(splashdown) 마네킹과 우주 비행사가 충격을 입지 않는지 확인한 후 우주선의 회수까지 착오 없이 진행되어야 한다.

엔지니어들은 이후 데이터를 기반으로 전자 시스템과 같은 구성 요소를 재사용할 수 있도록 복원하게 된다.

◇지속가능한 우주 탐사를 위해서

아르테미스 미션을 통한 더 장기적인 목표는 바로 ‘지속 가능한’ 우주 탐사다.

지속 가능하며 자유로운 행성, 우주 탐사를 위해서는 개발 및 발사 비용의 절감뿐 아니라 장기적으로 우주선과 발사체의 재사용이 가능해져야 한다.

앞선 설명처럼 아르테미스 1 미션에서 사용되었던 오리온 캡슐이나 전자 시스템 등을 (부분적으로) 재사용할 수 있다. 이는 기술의 발달로 인해 가능해진 부분도 있지만 재사용을 하게 될 경우 과거와 비교했을 때 예산을 대폭 삭감할 수 있다. 

아르테미스 1의 발사에 이용되었던 현존하는 가장 강력한 대형 발사체인 우주 발사 시스템(Space Launch System)의 개발에는 대략 230억달러(한화 약 30조원) 정도의 비용이 들었는데, 이는 아폴로 우주선의 발사에 이용되었던 개발 비용에 비하면 (인플레이션 고려) 절반도 미치지 못하는 금액이다.

하지만 발사 비용은 50여년전과 비교하여 크게 늘었다. 개발 비용의 삭감과 탐사선, 발사체의 재사용을 통한 예산의 삭감은 장기적으로 지속 가능한 우주 탐사의 초석이 될 수 있다.

◇달은 미래 우주 미션들을 위한 전초기지가 된다

아르테미스 3호 미션이 성공적으로 수행되어서 유인 달착륙이 다시 가능해지면 2026년과 2027년 계획되어 있 는 아르테미스 4, 5호 미션도 시작된다. 

인류는 이와 같은 장기적인 달 탐사를 통하여 달 기지(루나 게이트웨이)를 건설할 계획을 가지고 있다. 이를 통해서 달 기지를 통한 다른 행성 및 심우주 탐사가 진행될 수 있다.

달 기지에는 NASA 주도 아래 유럽우주국 (ESA), 일본우주항공연구개발기구(JAXA), 캐나다우주국(CSA) 등이 참여한다. 우리나라도 아르테미스 미션에 공식적으로 참여하는 10번째 국가인데, 이를 통해서 루나 게이트 웨이의 건설에도 참여할 가능성이 높아졌다. 

또한 스페이스 X, 블루 오리진, 록히드 마틴 스페이스 등 수많은 민간 우주 업체들이 개발에 참여한다. 아폴로 미션과 달리 아르테미스 프로그램의 핵심 요소들은 민간 기업이 도맡아서 수행하고 있다. 이를 통해 우주 산업에도 지속적인 바람을 일으키겠다는 원대한 계획이 준비되어 있다.

특히 JAXA는 일본 자동차 기업 토요타와 함께, NASA는 록히드 마틴, 제너럴 모터스와 함께 밀폐식/주행용 월면차 루나 크루저를 개발 중이다. 달은 테라포밍을 거치더라도 인류가 생존하기에 이상적인 천체는 아니지만 거리가 가장 가까운 탓에 미래 미션들을 위한 전초기지가 되기에 충분한 장소이다. 달의 중력은 지구의 1/6 정도에 불과하므로 추진력이 지구에서 발사하는 로켓보다 훨씬 적게 필요하며 착륙 시 큰 추력도 필요하지 않다.

유인 달 탐사 프로젝트가 성공적으로 수행되면 인간의 목표는 다시 더 먼 우주로 향하게 될 것이다.

먼저 민간 우주 기업들은 화성을 정복할 계획을 가지고 있으며 이를 기반으로 SF 영화 그리고 소설에서나 가능하던 인간의 우주 정복은 더 이상 공상에 머물지 않을 것이다. 수년 내로 다시 달을 밟게 될 인류는 과연 어떤 오랜 상상을 실현 시켜줄까?