"50년전 탐사와 다르다"…한국과 세계각국 달로 모여드는 까닭

美 아르테미스 계획 통해 2025년 달 재착륙
韓 다누리 순항 중…'달 착륙선' 개발 예타 예정
'中 우주굴기' 달 탐사 속도, 러시아도 우주강호
달엔 반도체 핵심소재 희토류와 헬륨-3 등 풍부

미국항공우주국(NASA)이 1972년 12월 달 탐사하는 모습. (C) AFP=뉴스1

존 F. 케네디 미국 대통령은 1962년 9월 연설에서 달에 가야 하는 이유로 "그것들이 쉬워서가 아니라 어렵기 때문"이라고 했다. 달 탐사는 그 자체로 '도전'을 의미했다. 그로부터 6년여가 지난 1969년 7월 미국은 '아폴로 11호'를 통해 인류 역사상 최초로 달을 밟았다. 하지만 미국은 1972년 아폴로 17호를 끝으로 달 탐사를 중단했다. 당시 아폴로 프로그램에 투입된 예산은 250억달러로, 현재 가치로 환산할 경우 약 1800억달러(240조원)에 달했기 때문이다.

그로부터 정확히 50년 뒤, 미국이 다시 달로 향한다. '아르테미스 프로그램'을 통해서다. 아르테미스는 그리스 신화 속 '달의 여신'에서 따온 이름처럼 2025년까지 여성 우주비행사를 달에 착륙시키는 게 핵심 임무다. 아르테미스 1호(무인 궤도비행) 임무가 성공하면 2024년 2단계 유인 달 궤도 비행, 2025년 3단계 유인 달 착륙에 나선다.

문홍규 한국천문연구원 우주탐사그룹장은 "아르테미스 프로그램은 단순히 달에 가는 것을 넘어 달을 거쳐 화성에 유인기지를 만들고 그 밖의 천체들까지 인류의 생활권·경제권을 확대하겠다는 원대한 계획"이라며 "과거 대항해 시대 각축장이 바다였다면 미래는 우주가 될 것"이라고 강조했다.

미국은 아폴로 계획처럼 단순히 달에 발자국을 찍는데 그치지 않고, 달을 거점 삼아 심(深)우주 탐사에 나선다. 달에는 '꿈의 에너지'로 불리는 핵융합 에너지원인 헬륨-3가 110만톤 매장된 것으로 추정된다. 70억 지구인이 1만년 동안 쓸 수 있는 양이다. 달에는 반도체 핵심 소재인 희토류 등 희귀광물이 많아 경제·산업적으로 가치가 커지고 있다. 모건스탠리는 2040년 세계 우주산업 시장 규모를 약 1000조원으로 추산하고 있다.

미국항공우주국(NASA)이 2022년부터 2025년까지 달을 탐사하기 위한 상상도. / 사진=미국항공우주국(NASA)

우주최강국 미국도 주춤…'아르테미스 1호' 발사 2차례 연기

미국항공우주국(NASA)의 아르테미스 1호 로켓인 우주발사시스템(SLS). 우주로 떠나는 모습을 상상도로 나타낸 사진. / 사진=미국항공우주국(NASA)

미국항공우주국(NASA)은 최근 첫 번째 임무인 '아르테미스 1호' 발사를 두 차례 미뤘다. 로켓에 -217℃ 극저온 액체수소를 주입하는 과정에서 누출을 감지했기 때문이다. 엔지니어들이 여러 차례 대책을 강구했지만 폭발성이 강한 수소가 계속 흘러나와 발사를 포기했다.

아르테미스 1호는 로켓 '우주발사시스템'(SLS)과 우주선 '오리온'으로 구성됐다. SLS는 RS-25 액체연료 엔진 4개와 고체 부스터 엔진 2개로 구성된다. SLS는 높이만 98m, 추력(밀어 올리는 힘)은 3990톤(t)에 달한다. 인류 최강의 성능을 자랑하는 만큼 제어해야 할 시스템이 늘어나 발사에 어려움을 겪고 있는 것이다.

NASA는 최근 로켓을 발사대에 세워놓은 채로 누출 부위를 수리하기로 결정했다. 통상 실외 발사대에서 실내 조립동으로 이동시킬 경우 정비에 오랜 시간이 걸려 아르테미스 1호 발사가 10월 이후로 미뤄질 가능성이 제기됐기 때문이다. NASA는 총 7곳의 접속 부위에 연료 누출이 일어나지 않도록 재점검한다. 점검 여부에 따라 발사 일정이 재확정될 전망이다.

다누리 기대 이상의 순항…2030년대 초 달 착륙선 자체 개발도

한국항공우주연구원이 개발한 달 탐사선 다누리가 8일 오전 8시 기준 지구로부터 143㎞ 떨어져 있다. 앞으로 몇 차례 더 궤적수정기동에 나설 예정이다. / 사진=한국항공우주연구원

한국도 늦었지만 달 탐사에 뛰어들었다. 지난달 5일 미국 스페이스X의 팰컨9 우주발사체(로켓)로 '다누리'를 발사했다. 다누리는 한국 최초의 우주 탐사선으로, 내년부터 달 궤도를 돌며 우주 공간에서 2030년대 초 한국이 목표하는 달 착륙 후보지 탐색과 우주인터넷 검증 등에 나선다.

다누리는 약 38만4400㎞(지구와 달의 평균 직선거리) 경로를 두고 4개월 반 동안 약 600만㎞를 항행한다. 연료 사용량을 25% 줄이고, 그에 따른 궤도선 무게를 줄이기 위한 목적이다. 예컨대 제트기가 초고속 직선 비행하면 연료를 많이 쓰지만 글라이더가 중력을 활용해 비행하면 연료를 덜 쓰는 원리와 유사하다. 다누리는 8일 오전 8시 기준 지구에서 약 143만㎞ 떨어진 지점을 비행 중이다.

한국항공우주연구원은 향후 달로 향하기 위해 몇 차례 궤적을 수정한다. 다누리는 현재 예상보다 더 순항 중이어서 당초 계획된 궤적수정기동을 몇 차례 생략하기로 했다. 한국은 다누리 탐사에 그치지 않고 2030년대 초 직접 달에 착륙선을 보낼 예정이다.

항우연은 2024년부터 2032년까지 9년간 약 6184억원을 들여 1.8톤급 달 착륙선을 독자 개발한다. 예비타당성조사를 거쳐 사업비가 확정될 예정이다. 착륙선에는 탐사 로버, 달 토양의 휘발성 물질 추출기, 원자력전지 소형전력장치 등 각종 신기술이 탑재된다.

우리나라 최초의 달 착륙선 개발 목표. / 사진=한국항공우주연구원

"미래에는 달 자원 두고 무력 충돌 가능성도"

우리나라와 미국뿐만 아니라 중국과 러시아도 달 탐사에 사활을 걸고 있다. 특히 중국은 우주굴기를 앞세워 세계 3번째로 달에 무인 탐사선을 착륙시켰고, 세계 최초로 달 뒷면에서 토양 샘플을 가져왔다. 화성 궤도선, 착륙선, 탐사 로버를 동시에 보낸 나라도 지금까지 중국이 유일하다.

중국국가항천국(CNSA)은 최근 러시아연방우주국(ROSCOSMOS)과 진행 중인 달 우주기지 건설시기를 2027년으로 앞당기기도 했다. 지구 상공 390㎞ 지점에 건설 중인 우주정거장 '톈궁'도 올해 말 완공 예정이다. 러시아는 미르 우주정거장과 국제우주정거장(ISS)을 수십 년간 운영한 우주강국이다.

문홍규 그룹장은 "현재 우주에선 무엇을 어떻게 지켜야 한다는 규범이 따로 있지 않다"며 "미래에 제한된 달 자원을 놓고 경쟁하다 보면 무력 충돌이 일어나지 말라는 법은 없다"고 설명했다. 그러면서 "한국의 우주개발은 지구 저궤도(600~800㎞) 수준에 목표가 맞춰져 있다"며 "국가 위상에 비해 우주 탐사 분야가 뒤처진 만큼 머나먼 우주로 나아가는 장기계획과 전략이 필요하다"고 조언했다.

(원창 AFP=뉴스1) 우동명 기자 = 29일(현지시간) 하이난성 원창 발사 기지에서 우주 정거장의 본체인 ‘톈허’를 실은 창정 5호B 로켓이 성공적인 발사를 하고 있다. (C) AFP=뉴스1