미지의 영역 ‘달 뒷면’ 탐사… ‘루나 노믹스’ 열기 위한 전초전[10문10답]

■ 10문10답 - 유인 달 탐사선 ‘아르테미스 2호’
달에 착륙하지 않고 뒷면 돌아
생명유지장치·통신·항법 점검
안전성 확보 위한 데이터 축적
2028년 목표로 4호 착륙 계획
연료·산소생산 등 ‘경제권’ 구상
최초 흑인·여성·비미국인 탑승
임무 마치고 10일 지구로 귀환
韓 ‘라드큐브’ 위성은 교신 난항

지난 1일 미국 플로리다주 케네디우주센터에서 나사(미 항공우주국)의 유인 달 탐사 프로젝트 우주선 아르테미스 2호가 발사되고 있다. 이번 달 탐사 프로젝트는 달 착륙 없이 달의 뒷면을 돌아 오는 10일 지구로 유인 캡슐이 귀환하면 마무리된다. AFP 연합뉴스

미국이 반세기 만에 달을 향해 쏘아 올린 유인 탐사선 ‘아르테미스 2호’가 지난 1일(현지시간) 플로리다주 케네디우주센터에서 솟아오른 뒤 비행 일정을 큰 차질 없이 소화하고 있다. 오는 10일 다시 지구로 귀환하며 향후 이뤄질 실제 달 표면 착륙을 위한 데이터를 차곡차곡 쌓아나갈 아르테미스 2호가 인류에게는 미지의 영역인 ‘달의 뒷면’에 관한 새 소식도 전해올지 주목된다.

1. 아르테미스 2호는 어떤 임무인가

나사(미 항공우주국)의 아르테미스 2호는 인류를 다시 달로 보내기 위한 첫 유인 시험 비행이다. 우주비행사 4명이 탑승한 우주선 ‘오리온’을 달까지 보내지만 착륙은 하지 않고 달 뒷면을 돌아 지구로 귀환하는 유인 근접 비행 형태로 진행된다. 발사 후 지구 궤도를 두 차례 선회하며 우주선의 생명유지장치와 항법, 통신 시스템을 점검한 뒤 달 전이 궤도에 진입한다. 약 4∼5일간 달을 향해 비행해 달 뒷면을 돌고 자유귀환 궤도를 따라 복귀해 태평양에 착수할 계획이다.

2. 1호 임무와 달라진 점은

지난 2022년 발사된 아르테미스 1호 임무와 가장 큰 차이점은 실제 우주비행사가 탑승하는 유인 임무라는 점이다. 1호는 무인 상태에서 오리온 우주선의 비행 성능과 열 차폐, 재진입 능력을 검증하는 데 초점이 맞춰졌었고, 사람 대신 여러 측정 센서를 부착한 마네킹 3개가 실렸다. 궤도 운용 방식에서도 차이가 있다. 1호는 발사 후 상단 추진체(ICPS)를 이용해 비교적 빠르게 달 전이 궤도에 진입했다. 반면 2호는 안전 검증을 위해 생명유지장치와 통신, 항법 시스템 등을 점검하는 과정을 거친다. 이 과정에서 지구를 두 차례 선회하는데 이는 1호의 비행 궤도와 다르다. 1호는 달 궤도에서 더 오래 체류하며 비행 성능을 시험했으나 2호는 달 뒷면을 스쳐지나 복귀하는 점 역시 차이가 있다.

3. 어떤 우주선이 사용되나

아르테미스 2호 미션에는 1단 로켓 ‘우주발사시스템’(SLS)과 2단 유인캡슐 우주선 ‘오리온’이 쓰인다. SLS는 고체 로켓 부스터와 액체연료 기반 RS-25 엔진 4기로 구성된 높이 약 98m의 대형 발사체다. 과거 아폴로 계획에 쓰였던 새턴 5호(약 111m)보다 다소 작지만 추력은 3990t 수준으로 새턴 5호보다 15%가량 강력해졌다. 실제 우주비행사들이 탑승하는 오리온은 내부 거주공간 9.34㎥ 넓이로 최대 4명의 승무원이 21일간 임무를 수행할 수 있다. 과거 아폴로 우주선은 오리온 약 3분의 2 정도의 공간에서 화장실은커녕 가림막도 없이 배변 봉투를 이용해 볼일을 봐야 했다. 또 과거 아폴로 계획 당시엔 태양광 발전 효율이 낮아 연료전지를 이용했으나 현재는 19m에 달하는 4개의 태양광 패널과 태양 전지 1만5000개가 탑재돼 최대 11.2㎾의 전력을 생산한다.

지난 1일 미국 플로리다주 케네디우주센터에서 발사돼 달로 향한 나사(미 항공우주국)의 유인 달 탐사 프로젝트 우주선 아르테미스 2호의 내부에서 캐나다 측 임무 수행 전문가 제러미 한센(왼쪽부터), 리드 와이즈먼 선장, 임무 수행 전문가 크리스티나 코크, 파일럿 빅터 글로버가 나사의 지상 기지국과 화상 통신을 하고 있다. AP 연합뉴스

4. 탑승자는 누구

아르테미스 2호에 탑승한 우주비행사는 나사 소속 3명과 캐나다우주국(CSA) 소속 1명이다. 지휘관 리드 와이즈먼은 미 해군 대령이자 전투기 시험 비행 조종사 출신이다. 2009년 나사 우주 비행사로 선발돼 2014년 국제우주정거장(ISS)에서 165일간 체류한 경험이 있다. 조종사 빅터 글로버 역시 미 해군 대령 출신으로, 스페이스X의 크루-1 임무를 수행한 바 있다. 그는 달 궤도를 여행하는 ‘최초의 흑인’이라는 역사적 타이틀도 얻었다. 임무 수행 전문가이자 여성 최초로 달 궤도 도달에 나선 크리스티나 코크는 ISS서 여성 우주비행사 단일 체류 최장 기록(328일)을 보유한 엔지니어이자 과학자다. 마지막 승무원인 제러미 한센은 캐나다 왕립 공군 대령 출신으로, 비미국인으로 미국의 핵심 우주 동맹국을 대표해 참여한다.

5. 달 착륙은 왜 보류

아르테미스 2호의 미션은 달 착륙이 아닌, 달 뒷면을 돌아 지구로 귀환하는 ‘자유 귀환 궤적’ 비행이다. 달 착륙 전 단계에서 인간을 태운 지구-달 왕복 시스템 전체의 안전성을 검증하는 데 목적이 있는 것. 이 과정에서 유인캡슐 오리온은 달 표면에서 최소 약 7400㎞ 떨어진 고도를 근접 비행(Flyby)하며 인간이 탑승한 상태에서 심우주 생명 유지 장치와 통신 시스템의 안전성을 검증해 인간이 장기 체류할 수 있는지 입증한다. 또 항법 시스템, 방사선 대응 능력, 비상 절차 등 유인 탐사에 필요한 거의 모든 요소가 시험된다. 나사는 이번 궤도 비행을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 2028년 예정된 달 표면 남극 착륙을 최종 결정할 전망이다.

6. 비행경로는 어떻게 되나

미국 플로리다 케네디우주센터 39B 발사대에서 이륙한 아르테미스 2호는 우선 유인캡슐인 오리온 우주선을 지구 궤도에 올려놨다. 지구 궤도에 진입한 오리온은 본격적인 유인 비행 시험을 시작했다. 오리온 승무원들은 지구를 두 차례 선회하는 궤도상에서 생명유지장치, 전력 시스템, 통신, 항법, 자세제어 등 핵심 기능이 정상적으로 작동하는지 확인했다. 이후 오리온은 달로 향하는 ‘달 전이 궤도(TLI)’에 진입하고 본격적으로 달을 향해 이동하기 시작했다. 발사 첫날을 시작으로 4∼5일간 비행해 달 뒷면을 지나 오는 10일 미국 샌디에이고 인근 태평양에 착수하면 이번 시험 비행 임무가 끝난다.

와이즈먼 선장이 우주선체의 창문을 통해 지구를 바라보고 있는 모습. UPI 연합뉴스

7. 착륙 계획, 3호 아닌 4호 임무로 순연

2026년 2월 말 나사는 재러드 아이작먼 신임 국장 체제에서 아르테미스 3호 임무 계획을 수정했다. 위험 분산과 기술 검증 필요성 등을 고려해 당초 유인 달 착륙을 목표로 했던 3호 임무의 착륙 계획을 4호로 이관한 것이다. 이에 따라 아르테미스 3호는 2027년 발사를 목표로 지구 저궤도(LEO)에서 비행하며 민간 달 착륙선과의 도킹 및 운용 능력을 검증하는 시험 임무로 전환됐다. 스페이스X와 블루오리진 착륙선과의 연계 운용, 차세대 우주복(xEVA) 성능 검증 등이 포함되며 유인 달 착륙 이전 핵심 기술의 안전성 확보가 목적이다.

8. 미국은 왜 다시 달에 인류를 보내려고 하나

미국이 1972년 아폴로 17호 이후 달 복귀를 추진하는 이유는 ‘지속 가능한 달 활용’에 있다. 나사는 달을 화성 등 심우주 탐사를 위한 전진 기지로 삼고 장기 체류 인프라 구축을 목표로 하고 있다. 특히 얼음 형태의 물이 존재할 가능성이 높은 달 남극을 중심으로 기지를 조성해 연료와 산소 생산 등 자원 활용 기반을 마련하는 ‘달 경제권(Lunar Economy)’ 구상이 핵심이다. 또 중국이 달 탐사와 기지 건설을 가속하는 것에 맞서 우주 분야 주도권을 유지하기 위한 전략적 경쟁 측면도 작용하고 있다.

9. 한국의 탑재 위성은 교신 난항

이번에 발사된 아르테미스 2호에는 한국이 개발한 큐브위성 ‘K라드큐브’도 탑재돼 주목을 받았다. 그러나 우주 상공으로 사출된 이후 통신에 난항을 겪으며 ‘재도전’을 노려야 할 상황이다. K라드큐브는 한국시간 2일 오전 7시 35분 발사된 후 당일 오후 12시 58분쯤 고도 약 4만㎞ 지점에서 성공적으로 사출됐다. K라드큐브에는 삼성전자와 SK하이닉스의 최첨단 반도체가 탑재돼 심우주 탐사의 관문인 ‘밴앨런 복사대’의 극한 환경에서 오작동 여부를 측정할 예정이었다. 지상 운영팀은 해외 지상국 인프라를 동원해 초기 운영을 시도했고 발사 당일 밤 미국 하와이 지상국에서 위성으로부터 일부 신호(텔레메트리)를 수신했다. 그러나 이는 정상적인 데이터가 아닌 비정상 신호로 판명됐다.

10. 한국의 달 탐사 현황

한국도 2025년 대한민국 우주과학탐사 로드맵을 기반으로 2040년대 달 경제기지 구축을 위한 △1단계 달 표면 및 자원탐사 기초 데이터 확보 △2단계 극지역 지질구조 분석 및 자원탐사 △3단계 장기 관측 및 현지자원 활용 달 경제기지 구축을 추진하고 있다. 이를 위해 2032년 달 착륙선의 과학·기술 임무와 착륙지 후보 지역에 대해 논의하는 공청회가 지난 3월 개최되기도 했다. 한국 달 탐사의 전환점이 될 달 착륙선의 착륙지에 대해서는 “달 표면 임무 기간 10일 이상 확보가 가능하며, 착륙선 운용과 탑재체의 과학 탐사가 용이한 40∼70도 위도 범위” 등 구체적인 선별 작업이 이미 이뤄지고 있다. 이 같은 기준에 따라 달 북반구의 가트너 충돌구와 남반구의 클라비우스 충돌구 등이 착륙지 후보로 거론되고 있다. 올해 말까지 착륙 후보 지역이 선정될 계획이다.

박준희·구혁·이종혜·정지연 기자