아르테미스의 두 번째 임무에서는 첫 임무와 달리 사람들이 오리온 우주선에 탑승해 달을 다녀온다. 본격적으로 달에 착륙하기 전, 우선 사람이 달에 무사히 다녀올 수 있을지 검증하는 단계다. 아르테미스 2호 임무는 약 열흘 동안 어떻게 진행될까. 아르테미스 2호가 달로 접근하는 과정과 지구로 귀환하는 과정을 살펴봤다.

접근

❶ 우주선 발사
발사 후 ~ 8분
SLS가 360만 kg의 추력으로 발사된다. 2분 뒤, SLS가 지구 대기를 벗어나면 연료가 소진된 로켓 부스터가 분리된다. 8분 뒤에는 메인 엔진이 정지되며 오리온 우주선이 임시 중간극저온추진단(ICPS)과 함께 액체수소와 액체산소 연료가 담긴 ‘코어 스테이지’로부터 분리된다.

❷ 고궤도 진입
발사 후 8분 ~ 24시간
오리온과 ICPS가 90분간 지구 저궤도를 돈 뒤, ICPS는 연료를 연소해 오리온을 지구 고궤도로 진입시킨다. 달 전이 궤도 진입에 성공하면 ICPS는 오리온에서 분리된다. 이때 우주비행사들은 아르테미스 임무에서 수동 조종이 필요한 상황을 대비해 ICPS에 재접근, 도킹하는 훈련을 진행한다.

❸ 궤도 밖으로 이동
발사 후 24시간 ~ 6일
23시간이 지난 뒤 오리온에 전력을 공급하는 서비스 모듈이 엔진을 점화해 오리온을 지구 궤도 밖으로 밀어낸다. 오리온은 4일 동안 달로 이동한다. 달 뒷면을 지날 때 달 고도 6400~9600km까지 도달한다. 우주비행사들은 달 뒷면의 사진을 촬영하고, 관측 자료를 수집한 뒤 지구에 보낸다.

귀환

❹ 지구 귀환
발사 후 6일 ~ 10일
오리온은 달 뒷면을 돈 뒤 달 중력을 이용해 방향을 틀어 4일 동안 귀환한다. 대기권 진입 직전, 서비스 모듈은 우주 비행사들이 탑승한 ‘오리온 우주 캡슐’과 분리된다. 캡슐의 열차폐막은 캡슐이 시속 3만 2187km 속도로 대기권에 진입할 때 생기는 열기로부터 우주 비행사들을 보호한다.

❺ 착수
발사 후 10일
대기권을 통과한 뒤 캡슐의 전방 덮개가 분리되고 낙하산이 전개된다. 낙하산은 고도 7km와 고도 3km에서 두 번 펼쳐지면서 낙하 속도를 시속 27km까지 줄인다. 캡슐이 태평양에 착수하면 캡슐의 공기주머니가 팽창하면서 캡슐을 세우고 우주비행사들이 캡슐에서 탈출한다.

비행사가 머무를 오리온 우주 캡슐

오리온 우주 캡슐은 우주비행사 4명을 싣고 달로 떠나는 본체로, 달로 떠나는 추력을 제공하는 서비스 모듈과 결합했다. 오리온 캡슐과 서비스 모듈은 초기 발사 단계에서 우주 발사 시스템(SLS)에서 분리된다. 이후 지구로 귀환하면 오리온 우주 캡슐만 분리돼 홀로 지구 대기권에 재진입한다.

▲NASA, AI 생성 이미지(Nano Banana), Shutterstock

착륙

❻ 미래 착륙 지점

아르테미스 2호는 추후 진행될 유인 달착륙 임무의 선행 조사 격이다. 현재 2028년으로 예정된 아르테미스의 3번째 미션에서 우주비행사들은 달의 남극에 착륙한다. 달 남극에 있는 얼음은 생명 유지나 기지 건설에 필요한 자원으로 활용할 수 있다. 달 남극에 착륙한 우주비행사들은 일주일 동안 달 지형을 관측하고, 토양 샘플을 수집할 예정이다. 우주비행사들이 수집한 자료는 달이 인간의 장기 체류에 적합한지 연구하는 데 활용된다.