1972년 12월, 아폴로 17호에 탑승한 유진 서넌(Eugene Cernan) 사령관의 마지막 발걸음을 끝으로 인류는 54년째 달에 가지 않고 있다. 그러나 21세기가 된 지금, 인류는 다시 달에 착륙하는 것을 목표로 하는 아르테미스(Artemis) 프로젝트를 시작했다. 아르테미스 1호는 지난 2022년 무인 시험 비행을 성공적으로 수행하며 발사 시스템과 우주선의 안정성을 입증했다. 오는 4월에는 4명의 우주 비행사를 태운 아르테미스 2호가 달 궤도 유인 선회 임무를 수행한 후 지구로 복귀할 예정이다. 이후 2027년 달 착륙선과의 도킹을 연습하는 아르테미스 3호 발사를 거쳐, 2028년 발사 예정인 아르테미스 4호부터는 달 착륙을 목표로 하고 있다.
인류 달 탐사 프로젝트, 아르테미스
아르테미스는 미국 NASA의 주도하에 55개국의 국제 협력 및 스페이스X, 블루오리진과 같은 민간 기관 참여로 이뤄지는 달 탐사 프로젝트다. 장기적으로 우주 개발 생태계를 구축하는 것을 목표로 하고 있다. 우리나라는 2021년 5월에 10번째 서명국으로 아르테미스 협정에 참여했다. 아르테미스 프로젝트는 내년 3호 발사 임무에서 2명의 우주인을 착륙시킬 계획이었으나 실제 달 착륙에 앞서 지구 저궤도에서 시험 비행, 착륙선과의 도킹 연습을 먼저 수행하는 것으로 계획을 수정했다. 아르테미스 2호는 우주발사시스템(Space Launch System, 이하 SLS)과 우주 비행사 거주 구역(오리온 우주선)으로 구성된다. 원래 아르테미스 2호 역시 이번 달 발사가 예정돼 있었지만, 다음 달로 미뤄졌다. SLS에서 엔진을 작동시키는 데 필요한 압력을 제공하는 헬륨 흐름에 이상이 포착돼, 결함을 보완하기 위해 발사를 연기한 것이다. 최종적으로 내달 아르테미스 2호는 4명의 우주 비행사를 태우고 달의 궤도를 스윙바이(달의 중력을 이용해 가속도를 얻는 방식) 형태로 탐사할 예정이다.
아르테미스 프로젝트의 야심
약 50년 전 아폴로 계획과 아르테미스 프로젝트는 인간을 달에 보낸다는 점에서 궤를 같이한다. 하지만 목표와 내용 등에 있어서 차이를 엿볼 수 있다. 과거 아폴로 계획이 단기 방문이라는 한계에 그쳤다면, 아르테미스는 인류의 장기 체류 및 우주 생태계 인프라 확보를 목표로 한다는 점이다. 국가 간 협력을 넘어 민간 기업이 달을 △물류 거점 △에너지 인프라 △희귀 자원 확보 △데이터센터 건설 등의 미래 산업을 위한 전략적 자원으로 평가하면서 달 개발 프로젝트에 참여하고 있다. 대표적으로 스페이스X가 개발한 스타십(Starship)은 사람을 달 표면에 내려줄 착륙선 역할을 수행할 예정이다. 현재 스타십은 10차 시험 비행까지 성공적으로 마친 상황이며, 아르테미스 임무에 필요한 △초저온 연료 이송 △우주 도킹 △차세대 위성 사출 방식 등의 기술을 하나씩 검증해 나가고 있다. 나아가 유인 달 탐사와 현지 거주를 위해서는 현지 자원 활용(In-Situ Resource Utilization, ISRU) 기술이 필수적이다. 수소와 산소를 얻을 수 있는 얼음 기반의 ISRU 기술의 실험을 위해서 달 남극 지역을 이용하고자 후보 지역을 물색 중이다.
아르테미스 프로젝트에 들어가는 국내 과학 기술력
우리나라는 2022년에 달 궤도 탐사선 ‘다누리’를 발사했고, 세계 7번째 달 탐사국으로 인정받았다. 다누리에는 NASA의 고성능 카메라 ShadowCam이 탑재돼, 유인 착륙 후보지를 탐색하는 데 활용됐다. 다누리는 같은 해 12월에 달 상공 100km 궤도에 진입해 1년 간의 정상 임무와 다음 1년 동안의 연장 임무를 성공적으로 수행했다. 이후 지난해 달 저궤도에 진입하는 데 성공한 다누리는, 2027년까지 임무 기간이 4년 연장됐다.
한편, 이번 아르테미스 2호의 SLS 상부에는 한국천문연구원(이하 천문연)에서 개발한 우주방사선 측정용 위성인 ‘K-RadCube’가 탑재될 예정이다. K-RadCube는 특정 고도에서 사출돼 독자 궤도에 진입 후, 탑재된 입자 선량계와 방사선 계측기를 통해 지구 주변 방사선 영역인 밴앨런대의 우주방사선을 정밀하게 측정하는 임무를 수행하게 된다. 특히 주목할 점은 민관 협력을 통한 우주 기술 국산화다. 지난해 천문연은 삼성전자·SK하이닉스와 큐브위성 부탑재체 개발을 위한 협약을 체결했다. 국내 반도체 기업들과도 협력해 우주 환경에서도 내성을 갖는 반도체를 개발·시험할 계획이다. 삼성전자 반도체 연구소는 우주 고궤도의 고에너지 내성 반도체 K-RAD-SS를, SK하이닉스에서는 열 설계가 포함된 메모리 반도체인 K-RAD-SK를 개발한다. 이 외에도 ‘나라스페이스테크놀로지’와 ‘KT SAT’ 두 회사는 각각 위성체 개발 및 조립, 지상국 운영 및 자료 전송 기술을 제공할 전망이다.
다시 우주로 가는 인류, 새로운 도약 맞이하길
우주로 향하는 여정은 단순히 기술력의 과시가 아니다. 최근 AI 데이터센터를 우주에 건설한다는 계획이 검증 중인 상황을 비롯해, △자원 채굴 △에너지 생산 △유인 거주 등의 다양한 우주 개발 목표가 가시권에 들어오고 있다. 오늘 4월, 우리나라를 비롯한 인류의 우수한 과학 기술력이 집약된 아르테미스 2호의 성공적 발사를 거쳐, 내년 아르테미스 3호 발사에 이어 유인 달 탐사와 우주 개발이라는 꿈 같은 시대가 찾아오길 기대한다.
