열흘간 110만㎞ 대장정… ‘달 기지 시대’ 여정이 시작됐다

4인 태운 오리온 우주선 순항 중

초기 24시간 지구 돌며 기체 점검
생명유지·항법·재진입 체계 검증
달 스치듯 선회한 뒤 지구로 귀환
위험 줄이며 지속가능 탐사 첫걸음
2027~2028년 유인 달 착륙 계획

반세기 만에 인류를 다시 달로 보내기 위한 ‘아르테미스 프로젝트’의 두 번째 우주선이 성공적으로 발사됐다. 1972년 아폴로 17호 이후 54년 만에 사람을 태운 우주선이 달 궤도에 진입하게 됐다.

비행거리 110만 2400㎞에 이르는 이번 유인 달 탐사의 핵심 임무는 네 명의 우주인이 10.3일 동안 달 궤도를 선회하고 안전하게 지구로 귀환하는 것이다. 유인 달 착륙에 앞서 사람을 태운 상태에서 우주 비행이 실제로 안전한지 확인하기 위해 달 근처를 비행하면서 우주선의 핵심 시스템들을 종합적으로 시험한다는 계획이다.


미국 항공우주국(NASA)에 따르면 우주인을 태운 오리온 우주선은 발사 직후 지구 저궤도에 진입한 다음 처음 24시간 동안 지구를 두 바퀴 돌며 고도를 점차 올리는 ‘지구 고타원 궤도’(HEO) 비행을 한다. 이 과정에서 승무원들은 우주선의 생명 유지 시스템, 통신 장비, 항법 소프트웨어 등의 정상 작동 여부를 정밀 점검한다. 임시 극저온 추진 단계(ICPS)에서 분리된 뒤 다시 근접해 수동으로 조정하는 ‘근접 운영’ 시험을 진행한다. 이는 다음 아르테미스 임무에서 달 착륙선과 도킹할 때 필요한 수동 조종 능력을 검증하기 위한 것이다.

1969년 아폴로 11호가 처음 달 착륙하기 전까지 10번의 시험이 있었는데, 아르테미스 프로젝트에서 달 착륙은 아르테미스Ⅳ에서 이뤄진다는 점을 고려하면 단계가 많이 줄었다.

또 아르테미스Ⅱ는 달 궤도에 진입하지 않고 스치듯 선회 후 귀환하는 ‘자유귀환 궤도’(스윙 바이)라는 비교적 단순한 경로를 선택했다. 자유귀환 궤도는 달까지 갔다가 달 중력에 의해 자연스럽게 궤도가 휘어지면서 별도의 엔진 작동 없이 지구로 돌아오도록 설계된 경로다. 나사가 이런 궤도를 선택한 것은 “오랜만에 사람을 태우고 비행하는 시험이기 때문에 (추진 시스템이 고장 나거나 조종에 문제가 생기는 등) 실패해도 반드시 살아 돌아오게 해야 한다”는 이유 때문이다.

안형준 과학기술정책연구원(STEPI) 우주공공팀 팀장은 “지난 세기 아폴로 계획이 단기적인 달 탐사 계획이었다면 아르테미스는 달에 기지를 만들어 인간이 장기 체류하고 나아가 화성으로 가는 전초 기지를 건설한다는 장기적 목표를 갖고 있다”며 “이번 아르테미스Ⅱ는 단계적으로 위험을 줄이며 장기적 탐사 인프라를 구축하는 지속가능성 중심 프로그램의 일부로 봐야 한다”고 밝혔다.

천체물리학자로 ‘항성’이라는 이름으로 활동하는 과학커뮤니케이터 강성주 박사는 “우주선의 지구 대기권 재진입 과정이 아르테미스Ⅰ에서 무인으로 한 차례 검증됐지만 사람이 탑승한 상태에서는 이번이 처음”이라며 “이번 비행이 성공적으로 완료돼야 2027~2028년의 유인 달 착륙과 이후 아르테미스 후속 임무로 나아갈 수 있다”고 설명했다. 강 박사는 “이번 발사에는 한국의 큐브위성 K-라드가 실려 있고, 2022년에 발사된 한국의 달 탐사선 다누리호가 아르테미스Ⅳ의 착륙지 선정에 필요한 자료를 제공하고 있어 이번 발사는 한국에도 의미가 크다”고 덧붙였다.

유용하 과학전문기자