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우주정거장은 우주시대의 첫 관문이다. 무중력환경에의 적응훈련에서부터 신물질 제조공장의 역할까지 맡고 있는 우주정거장은 앞으로 전개될 우주도시의 기본모델로 발전할 것이다.

인류를 포함한 지구생물은 오랫동안 지구중력에 적응해 생존해 왔다. 그러나 지금 인류가 쌓아온 과학기술은 인류를 지구밖 우주로 활동영역을 넓혀가려 하고 있다. 여기서 가장 큰 문제가 바로 지구중력에 적응해온 인류가 지구중력의 1백만분의 1에 가까운 무중력 상태의 우주공간에서 어떻게 적응을 할 수 있는지 하는 문제다. 인류가 우주공간에 진출하기 위한 첫번째 과정이라 할 수 있다.

우주정거장은 이러한 무중력 문제를 해결하기 위한 적응장소를 제공함으로써 자유로운 우주활동과 실험을 가능하게 한다. 최근의 우주정거장 개념은 적응장소에서 좀더 나아가 영구 거주장소로 사용할 수 있도록 계획되고 있다.

우주병을 이겨라

사람이 무중력 환경에 놓이면 우주병(space sickness)이라고 불리는 증상을 보이는데 구토 멀미 현기증 등의 증상이나 우울증 등이 그것이다.

우주인이 처음 얼마간은 조금씩 느끼는 현상이나 경우에 따라서는 이러한 증상이 심각해서 특별조치를 취해야 할 때도 있다. 이러한 증상은 지구 중력상태에서는 정상적으로 피가 순환하지만 무중력상태에서는 머리부분으로 피의 혈류량이 증가하며 심장 박동이 느려지기 때문이다.

또한 인체의 근육은 무중력상태에서 이완현상이 나타나는데 이에따라 균형감각을 잃고 이상 현상이 발생하게 된다. 따라서 우주인이 지구로 귀환하였을 때 바로 서 있을 수 없다든가 똑바로 걷지 못하는 등의 현상이 나타난다.

이러한 무중력 환경에 적응하는 장소로 우주정거장은 사용되어 왔으며 우주정거장에 탑승한 우주인은 시간표에 따른 규칙적인 운동과 아울러 신체에 일어나는 모든 현상이 점검된다. 이상발생시는 즉시 지구 기지로 전송된다.

무중력 현상은 꼭 나쁜 것만은 아니다. 무중력 상태하에서는 우주유영이라하여 조금만 힘을 가해도 자유로이 공간을 떠다니게 된다. 무중력 상태에 적응하고 나면 자유로운 우주유영에서 느끼는 기분, 즉 태아가 모태에서 느끼는 기분과 유사해 편안하고 안락한 느낌을 준다(사진 1).

우주정거장은 일시적인 우주 적응 장소로도 활용되지만 궁극적으로는 우주공간에서의 영구체류가 목적이다. 이는 우주공간이 인류 생활영역의 한 부분으로 됨을 의미한다. 우주공간에서 아기가 태어나고 성장하며 생활하게 되면 우주가족과 우주공동사회가 형성되는 시초가 될 것이다.
 

우주개척의 전진기지

먼 우주로의 탐험을 위해서는 두가지 근본적인 문제가 해결되어야 하는데 하나는 그곳까지 비행할 우주비행선의 개발과 먼 우주로의 여행을 감당할 수 있는 승무원의 훈련이다.

장거리 우주여행을 위해 우주비행체를 지구에서 제작하여 발사한다는 것은 지구중력 때문에 어마어마한 추진력이 필요하다. 당분간 새로운 추진기관이 실용화 되기까지에는 이러한 방법은 현실적이지 못하다.

이에 대한 대안이 우주여행용 비행체를 우주공간에서 제작하는 것이다. 바로 이러한 우주비행체의 제작을 우주정거장에서 수행하는 것이다.

우주비행체를 부분체 별로 지구에서 제작한 후 우주정거장까지 이송한 다음 이를 다시 우주정거장에서 조립하는 것이다. 이렇게 제작된 우주비행체는 지구 중력의 영향을 받지않기 때문에 지구중력을 이기기 위한 거대한 추진기관이 필요없게 된다. 따라서 적은 추진력을 가진 우주비행체라 하더라도 우주여행에 필요한 장비와 기기를 더 많이 실을 수 있고 손쉽게 우주여행을 떠날 수 있다.

미국의 주도로 유럽우주기구와 일본 캐나다가 공동으로 개발하고자 하는 우주정거장도 이러한 방법으로 화성탐사선을 제작할 수 있도록 설계되고 있다.

다른 한가지 문제, 즉 우주 승무원이 오랜 기간의 우주여행을 성공적으로 수행하기 위해서는 장기간에 걸친 우주 적응 훈련을 거쳐야 하는데 지구상에서 우주환경과 유사한 모의환경을 만들기란 쉽지 않다. 따라서 우주정거장은 바로 장기간의 우주여행을 대비하기 위한 좋은 장소다. 우주정거장에서의 적응능력에 따라 우주비행체 탑승 승무원을 선발할 수 있을 것이다.

또한 우주정거장에서의 훈련기간 동안 우주정거장 밖에서 우주유영을 통하여 우주비행체 수리훈련을 받게 되는데, 이는 장기간의 우주여행 동안 우주 비행체가 고장났을 때 이에 대처하기 위한 것이다(사진 2). 우주정거장에서의 승무원 훈련과 우주비행체 제작은 인류가 무한한 우주로의 탐험을 시작하기 위한 준비작업이다. 태양계 행성 궤도 곳곳에 우주정거장이 건설되면 행성간의 우주여행은 일상생활의 일로 다가올 수 있을 것이다. 결코 꿈만은 아니다.
 

'메이드 인 스페이스' 시대

우주정거장의 또하나의 중요한 임무는 우주공간의 특성을 이용하여 지구상에서 생산할 수 없는 신물질을 제조하는 것이다. 우주공간의 무중력 상태하에서는 순도 100%의 결정체를 만들 수 있다. 따라서 반도체 소자 생산이나 고순도의 의약품같은 신물질을 제조할 수 있는 장소로 적합하다. 이러한 신물질의 제조공장의 좋은 조건이 되고 있다. '메이드 인 스페이스' 제품은 2000년대 쯤에는 연 60억달러의 시장규모가 예상된다. 신물질 제조공장으로서 우주정거장 이용은 그 상업성에 비추어 매우 밝은 전망을 가지고 있다 하겠다.

일례로 미국의 제조회사들은 박막의 필름과 고순도의 크리스탈 제조에 관심을 가지고 있으며, 일본은 지구상에서는 제작이 불가능한 지름이 10μ인 완전한 형태의 라텍스구를 만들었다.

또 한가지 우주정거장을 상업적으로 이용할 수 있는 용도는 태양전력을 생산하여 지구로 에너지를 전송하는 것이다(사진 3). 우주에 거대한 태양발전소를 건설하는 것인데 반영구적으로 무공해이면서 무한대의 태양에너지를 이용하는 것이다. 아직은 경제성이 없는 계획이지만 우주정거장 건설이 진전되면서 축적된 기술은 우주태양 발전소 건설로 이어질 것이다.