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“한 인간에게는 작은 발걸음이지만, 인류에게는 거대한 도약이다.”
1969년 7월 20일, 인류 최초로 달에 착륙한 아폴로11호의 선장인 닐 암스트롱은 이렇게 말했습니다. 하지만 거대한 도약이라는 말과 달리 아폴로 계획 이후로 지금까지 달에 간 사람은 없었습니다. 그로부터 40년이 지난 오늘날 사람들의 관심은 또다시 달을 향하고 있습니다. 이제는 미국과 러시아뿐만 아니라 여러 나라가 달을 향한 경주에 뛰어들었지요. 21세기의 달 탐사는 예전에 비해 어떻게 달라졌을까요?
아폴로 계획
아폴로 계획은 달에 착륙하는 것을 목표로 한 NASA(미항공우주국)의 유인 우주 비행 계획입니다. 아폴로 우주선은 총 17호까지 발사되었고, 그 중 최초로 달에 착륙한 것이 아폴로11호입니다. 미국 시간으로 1969년 7월 16일 9시 32분에 발사된 아폴로11호는 7월 19일에 달 궤도에 도착했고, 7월 20일 마침내 달에 착륙했습니다.
아폴로11호는 새턴5 로켓을 이용해 발사됐다. 새 턴5 로켓은 118톤의 짐을 지구 궤도에 올릴 수 있다. 지구 궤도에 올라간 아폴로11호는 지구를 한 바퀴 반 돈 후 달을 향해 떠났다.
아폴로11호에서 승무원이 생활하는 공간을 커맨드 모듈이라 부른다. 커맨드 모듈에서는 3명의 승무원이 달에 다녀오는 8일 동안 생활할 수 있다. 지구에 돌아올 때 대기권의 마찰을 줄이기 위해 앞쪽이 원뿔 모양으로 되어 있으며, 열 차단막이 설치돼 있다.
안전을 위해 사람과 화물을 분리해 발사할 수 있도록 아레스1과 아레스5라는 두 대의 로켓을 이용한다. 더 작은 아레스1은 승무원이 탑승하는 오리온 호를, 더 큰 아레스5는 달 착륙선인 알타이르 호를 싣고 발사된다. 오리온 호와 알타이르 호는 지구 궤도에서 도킹한 뒤 달을 향해 떠난다.
달에 도착한 뒤 아폴로11호의 승무원 3명 중 2명이 착륙선으로 옮겨 탔다. 착륙선은 커맨드 모듈에서 분리된 뒤 달에 착륙했다. 아폴로11호의 착륙선은 2시간 30분 정도를 달에서 보낸 뒤 이륙해서 커맨드 모듈과 도킹해 지구로 돌아왔다.
오리온 호가 달에 도착하면 승무원은 착륙선인 알타이르로 옮겨 탄다. 아폴로11호와 다른 점은 승무원 4명이 모두 착륙선에 탑승해 달에 내리며, 7일 이상을 달에서 살 수 있도록 되어있다는 것이다.
*컨스틀레이션 프로그램
현재 미국은 2020년에 달에 사람을 보내려는 목표를 갖고 컨스틀레이션 프로그램을 진행하고 있습니다. 여기에는 오리온 우주선이 쓰이는데, 오리온 우주선은 승무원의 생활 공간인 오리온 호와 달 착륙선인 알타이르 호로 이루어져 있습니다. 이번에는 단순히 달에 착륙하는 것을 넘어 사람이 살 수 있는 거주지를 건설할 계획입니다.
*컨스틀레이션 : 별자리
이제 달에서 살자!
미국은 달에 다시 사람을 보내는 것뿐만 아니라 우주인이 오랫동안 머물 수 있는 달기지도 지을 계획입니다. 아폴로 계획이 옛 소련보다 먼저 달에 도착하는 데 신경을 썼던 반면, 컨스틀레이션 프로그램은 사람이 태양계로 진출하는 발판을 만드는 데 중점을 두고 있는 것이지요.
NASA의 과학자들은 달에 건설할 기지의 모양을 두고 연구를 거듭하고 있습니다. 지난 2~3년 동안 30개가 넘는 디자인을 검토했고, 지금은 원통형과 도넛형 등의 달기지 모형을 실제로 만들어 어떤 것이 가장 적합한지 실험 중입니다. 원통형 모양의 달기지는 알루미늄으로 만든 원통을 여러 개 연결해 만드는 방식입니다. 이와 달리 도넛형 모양의 달기지는 방탄조끼에 쓰이는 합성섬유인 케블라를 이용해 만듭니다. 케블라 섬유로 외벽을 만든 뒤 튜브처럼 공기를 불어넣어 부풀리는 방식이지요.
달기지에 필요한 자재와 우주인이 머무는 데 필요한 음식이나 물 등은 착륙선인 알타이르 호에 실려 운반됩니다. 알타이르 호는 한 번에 6톤의 짐을 실어 나를 수 있습니다.
달기지가 어떤 모양으로 만들어질지는 2010년이후에 결정됩니다. 그리고 2020년부터 1년에 서너 번씩 재료를 옮기며 달기지를 지을 예정이지요. 달 기지가 완성되면 우주인이 6개월씩 교대로 머물며 태양계의 더 먼 곳을 향한 여행을 준비할 계획이랍니다.
햇볕 잘 드는 따뜻한 남극?
달기지는 달의 남극 부근에 세워질 가능성이 높다. 현재 후보로 꼽히는 곳 중 하나는 달 남극 부근에 있는 샤클톤 크레이터의 가장자리다. 이 곳은 해가 거의 지지 않는 곳이라 태양전지를 이용해 전기를 생산하기 유리하며 낮과 밤의 온도 차이도 별로 없다. 또한 극지방은 다른 곳보다 얼음이 있을 가능성이 높다. 물은 사람이 살아가는 데 꼭 필요한 자원이기 때문에 극지방에 기지를 건설하는 것이다.
달 먼지 콘크리트로 집을 짓는다
달기지 건설에 필요한 재료를 지구에서 가져가려면 오래 걸릴 뿐만 아니라 돈이 많이 든다. 만약 달에서 직접 재료를 구할 수 있다면 돈과 시간을 절약할 수 있지 않을까? 지난 해 10월 미국 앨라배마대학교와 NASA의 연구팀은 달의 먼지와 황으로 만들 수 있는 콘크리트를 개발했다고 발표했다. 달의 흙에서 뽑아 낸 황을 이용해 달 먼지를 굳혀 콘크리트를 만드는 방법이다. 보통 콘크리트에는 물이 들어가지만, 황을 가열해 반액체 상태로 만들면 물 없이도 단단한 콘크리트를 만들 수 있다.
불 붙은 달 탐사 경쟁
지금까지 살펴보았듯이 달 탐사 경쟁에서 가장 앞서 있는 나라는 달 착륙 경험이 있는 미국입니다. 하지만 다른 나라 역시 미국에 뒤지지 않으려고 열심히 노력하고 있습니다. 유럽 연합은 2003년 달 탐사 위성 ‘스마트-1’을 발사했고, 2007년에는 일본이 ‘가구야’를 달에 보냈습니다. 중국도 2007년에 ‘창어1호’를 성공적으로 달에 보냈습니다. 지난 해 10월에는 인도도 ‘찬드라얀1호’를 발사하는 데 성공하며 달 탐사 경쟁에 뛰어들었습니다. 이 외에도 러시아나 독일 등이 달 탐사 계획을 진행하겠다고 발표해 앞으로 경쟁은 점점 뜨거워질 전망입니다.
스마트-1
유럽 연합이 발사한 스마트-1은 무게가 370㎏밖에 나가지 않는 소형 위성이다. 엑스선과 적외선을 이용해 달 표면의 지도를 그렸고, 마지막으로 달에 충돌하면서 수명을 다했다. 과학자들은 위성이 달에 충돌하면서 생기는 먼지 구름을 통해 달 표면의 성분을 연구했다.
찬드라얀1호
2008년 10월 22일 발사된 찬드라얀1호는 2년 동안 달 주위를 돌면서 달 표면의 3차원 지도를 작성할 계획이다. 또한 보조 탐사선을 내려보내 흙을 분석하고 희귀 자원도 찾는다. 인도는 미국의 컨스틀레이션 프로그램과 비슷한 시기인 2020년쯤 달에 우주인을 보낼 계획을 하고 있다.
우리도 달에 간다
아직 우주 개발이 초보 단계에 머물러 있지만, 우리나라도 달탐사 계획을 세우고 있습니다. 먼저 오는 7월 한국 최초의 우주발사체 KSLV-1(나로)로 인공위성을 발사한 뒤, 2017년까지 1.5톤짜리 탐사선을 쏘아 올릴 수 있는 KSLV-2를 만들 예정입니다. 이어서 2020년에는 달 궤도 탐사선을, 2025년에는 달 착륙선을 보낼 계획입니다.
한편, 카이스트의 권세진 교수는 지난 해 11월 소형 달 착륙선을 개발해 시험에 성공했다고 발표했습니다. 달 착륙선을 만들 때 가장 어려운 부분이 우주선 엔진인데, 이번에 달 착륙선에 쓰이는 로켓 엔진을 순수 우리 기술로 만들어 낸 것입니다.
하지만 달에 탐사선을 보내기 위해서는 해결해야 할 문제가 아직 많습니다. 탐사선을 지구 궤도로 쏘아 올릴 발사체와 지구 궤도에서 달 궤도까지 탐사선을 보낼 우주 추진 시스템, 달에 착륙하는 기술 등 다양한 기술이 필요하지요.
이렇게 어려운 과정을 거쳐 달에 가고자 하는 데는 여러 가지 이유가 있습니다. 천문학 연구는 물론 첨단 기술을 뽐낼 수 있고, 달에 있는 자원을 얻을 수도 있기 때문이지요.
21세기에 새롭게 막을 올린 달 탐사 경쟁은 앞으로 어떻게 펼쳐질까요? 그 경쟁에서 우리나라는 어떤 활약을 할 수 있을지 관심을 갖고 지켜봐 주세요~.
