5일 미국 플로리다 우주군기지에서 스페이스X 발사체로 발사된 우리나라 최초의 달 궤도 탐사선(KPLO·Korean Pathfinder Lunar Orbiter)은 한미 우주 협력의 상징인 ‘아르테미스 국제 프로젝트’의 사전 조사 임무를 수행한다. 미국 항공우주국(NASA·나사)의 섀도캠(ShadowCam·음영카메라)을 달고 내년 1년간 달 남극을 비롯한 극지방 분화구 안의 영구 음영 지역을 정밀 촬영하는 것이다.
이를 통해 얼음과 휘발성 물질의 부존량을 확인하고 달 극지방의 정밀 지형도가 담긴 영상 지도도 작성한다. 섀도캠 연구책임자인 마크 로빈슨 애리조나주립대 교수는 “달에는 대기가 없지만 남극 음영 지역은 영하 193~248도로 너무 추워 휘발성 물질이 밖으로 빠져나오지 못했을 것”이라며 “물 외에도 메탄·암모니아 같은 휘발성 물질이 냉동 상태로 대량 매장돼 있을 가능성이 있다”고 분석했다. 확신할 수는 없지만 현지 표면이 두꺼운 얼음처럼 보이고 휘발성 물질이 50㎝ 두께의 먼지 아래 묻혀 있거나 표토 전체에 걸쳐 퍼져 있을 수 있다는 것이다. 하루 일교차가 300도나 되는 달은 지표면에 얼음이 있더라도 증발하지만 영구 음영 지역은 예외다.
달에서 물이나 얼음을 추출하면 마시고 숨 쉬고 전기도 생산해 유인 기지를 건설할 수 있는 토대가 된다. 산소와 수소를 다른 탱크에 보관하면 로켓 연료로 쓸 수 있어 화성·소행성 등 심우주 탐사의 베이스캠프로 활용할 수 있다. 중력도 지구의 6분의 1밖에 안 돼 적은 연료만 써도 된다. 로빈슨 교수는 “달에서 물을 쉽게 추출할 수 있다면 태양빛으로 수소와 산소로 분해해 인류 생존에 큰 도움이 될 것”이라며 “수소연료전지로 전기를 만들고 다시 연료전지에서 나오는 물로 또 전기를 만들 수 있다”고 설명했다.
미국은 국제 아르테미스 프로젝트를 통해 우선 달 궤도 탐사선을 올해는 무인, 내년은 유인 방식으로 진행한다. 이어 2024~2025년 여성·유색인종 우주인을 1주일가량 달에 체류시키고 이르면 2028년까지 달에 지속 가능한 유인 기지 건설에 들어갈 계획이다. 이 과정에서 달 궤도를 도는 국제우주정거장(Gateway)을 2024년부터 몇 년에 걸쳐 순차적으로 건설하게 된다. 이를 통해 중국을 제외한 국제 공조로 화성 등 심우주로 손쉽게 나갈 수 있는 방안을 찾는다는 복안이다. 나사가 이번에 우리 달 궤도 탐사선에 섀도캠을 달고 연료 절약을 위해 5개월가량 선회해 달까지 가는 항행 기술과 심우주 통신 기술을 지원한 것도 이 때문이다. 빌 넬슨 나사 청장은 “지금은 우주탐사의 황금기”라며 “달 탐사를 통해 새로운 기술을 개발하고 인간을 화성으로 보내 안전하게 귀환시킬 것”이라고 말했다. 나사는 현재 달 표면에 착륙해 영구 음영 지역으로 이동해 시추에 나설 우주선을 만들고 있다.
우리나라는 지난해 5월 한미정상회담에서 아르테미스 프로젝트에 함께 참여하기로 미국과 합의했다. 앞서 2020년 10월 미국이 첫 아르테미스 협정국을 규합할 때는 우주 기술력과 자금력이 부족해 참여 대상으로 꼽히지 못했다. 우리나라는 아르테미스 프로젝트와 관련해 유·무인 달 탐사, 게이트웨이의 궤도 간 우주 운송기, 나노 위성, 우주인터넷 등에서 협력을 우선 추진할 방침이다. 이번 달 궤도선에 나사의 섀도캠 외에 5개의 국내 탑재체가 실린 점도 국제 우주 협력 촉진의 계기가 될 것으로 기대된다. 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 소행성 탐사선을 연구하는 치바공대 행성탐사연구소의 도모코 아라이 책임연구원은 “5개의 탑재체는 달 표면의 화학적·물리적 특성을 연구하는 데 중요한 역할을 한다”며 한국천문연구원의 광시야편광카메라에 좀 더 많은 의미를 부여했다.
더글러스 테리어 나사 수석 기술자 겸 총괄 책임자는 “나사의 우선 순위는 아르테미스 프로그램”이라며 “달 탐사를 수행하고 화성에서 지속 가능한 생존과 탐험에 필요한 것이 무엇인지 알게 될 것”이라고 밝혔다. 나사는 앞서 1969년 아폴로11호부터 1972년까지 아폴로17호까지 모두 여섯 차례 달 유인 탐사에 성공한 바 있다.
안형준 과학기술정책연구원 국가우주정책연구센터 팀장은 “다누리는 달에 유인 기지를 건설하기 위한 사전 조사의 성격을 띤다”며 “아르테미스 프로그램 등 다양한 국제 우주 사업에 우리도 주도적으로 참여해야 한다”고 강조했다.
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