아르테미스 Ⅱ 발사 [종합]
"우리는 모든 인류를 위해 달로 떠납니다." (우주비행사 제레미 한센)
1일 오후 6시 20분(현지시간) 미국 플로리다 케네디 우주센터. 반 세기만의 유인 달 탐사 임무가 시작되기 약 10분 전, 우주왕복선에 탑승한 우주비행사들의 목소리가 무전을 통해 송출됐다. 이들은 "가족을 위해, 동료를 위해, 그리고 모든 인류를 위해 떠난다"며 "출발할 준비가 됐다"고 알렸다.
54년 만의 유인 달 탐사 프로젝트 '아르테미스 Ⅱ'(아르테미스 2) 프로그램이 2일 시작됐다. 우주비행사 4명을 태운 오리온 왕복우주선이 NASA(미국 항공우주국)의 대형 발사체 SLS(우주발사시스템)에 실려 2일 오전 7시 35분(한국 시각) 미국 플로리다주 케네디 우주센터에서 성공적으로 발사됐다.
우주비행사 크리스티나 코흐, 리드 와이즈먼, 빅터 글로버(이상 NASA 소속), 제레미 한센(캐나다우주국 소속)이 이번 임무를 수행한다.
아르테미스 프로그램은 NASA가 주도하는 국제 유인 달 탐사 계획이다. 1972년 '아폴로 17호' 이후 사람을 직접 달로 보내는 건 54년 만이다. 탐사의 목적은 단순한 '달 방문'이 아니다. 달을 인류 화성 탐사의 전초 기지로 개발하는 게 최종 목표다.
아르테미스 2는 총 4단계로 구성된 아르테미스 계획의 일부다. 2022년 '아르테미스 1'에서는 오리온 우주왕복선에 마네킹을 태워 발사했다. 우주선이 달 궤도를 돌아 지구로 귀환할 수 있는지 성능을 검증한 것이다. 이를 기반으로 아르테미스 2는 실제 사람을 태워 달 궤도로 보낸다. 아르테미스 계획 중 처음으로 수행되는 유인 탐사인 셈이다.
2027년 예정된 '아르테미스 3'에서는 오리온 우주선과 달 착륙선을 우주에서 도킹하는 시험을 수행한다. 달 착륙은 2028년경 '아르테미스 4'에서 이뤄질 전망이다. 물을 포함해 각종 자원이 풍부하게 매장돼 있을 것으로 예상되는 달 남극 지역에 탐사선을 착륙시킬 계획이다.
2일 오전 7시 35분 지구를 떠난 오리온 우주선은 약 10일간 임무를 수행한다. 첫 24시간은 지구 궤도를 공전하며 우주선의 기본 시스템이 제대로 작동하는지 확인한다. 우주비행사가 우주선을 수동으로 정밀하게 조종할 수 있는지, 생명 유지 장치는 정상적으로 작동하는지 점검하는 과정이다.
발사 약 8분 후 지구 저궤도로 진입하고, 약 40분 후 로켓 엔진을 재점화해 지구 고궤도로 진입한다. 이때 지구를 중심으로 타원 궤도를 그리며 비행한다. 지구와 가장 가까운 지점(근지점)은 185㎞, 가장 먼 지점(원지점)은 2900㎞다. 발사 약 3시간 후에는 또다시 엔진을 점화해 지구와 약 7만4000㎞ 떨어진 지점까지 거대한 타원을 그리며 나아간다.
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지구 궤도 비행을 마치면 본격적으로 달을 향해 비행한다. 달까지는 약 4일이 소요될 전망이다. 우주선은 발사 약 6일 후 달의 뒷면 부근 약 1만㎞ 상공을 지나게 된다. 지구로부터 약 40만㎞ 떨어진 지점이다. 달 궤도 비행을 마치면 달의 자체 중력을 이용해 지구로 돌아오는 추진력을 얻는다. 이후 다시 4일간의 비행을 거쳐 지구로 귀환하는 일정이다.
한국이 제작한 큐브위성 'K-라드큐브'도 오리온 우주선에 실려 발사됐다. K-라드큐브는 우주방사선을 측정하는 위성으로, 한국천문연구원, 나라스페이스테크놀로지(42,500원 ▼2,200 -4.92%), KT(60,100원 ▼1,300 -2.12%) SAT 가 제작·운영을 맡았다. 삼성전자(178,000원 ▼11,600 -6.12%)와 SK하이닉스(842,000원 ▼51,000 -5.71%)의 성능 시험용 반도체가 탑재됐다. 지구 고궤도 방사선 환경에서의 반도체 성능을 확인할 예정이다.
오리온 우주선은 지구 고궤도 비행 중 고도 약 7만㎞ 지점에 도달했을 때 K-라드큐브를 사출할 계획이다. 시점은 발사 후 약 5시간 후(한국 시각 2일 오후 12시 40분경)로 예상된다. 한국 지상국은 위성 사출 후 2시간 내 위성과 첫 교신을 시도한다.
K-라드큐브는 지구를 둘러싼 '밴앨런 복사대'를 돌며 우주 방사선을 측정한다. 밴앨런 복사대는 지구 자기장에 의해 포획된 고에너지 입자가 가득한 영역이다. 우주 방사선 환경을 다양한 고도에서 관측할 수 있는 최적지다. 수집한 데이터는 향후 우주방사선이 우주비행사의 신체에 미치는 영향을 분석하는 데 활용할 수 있다.
고도의 기술력이 필요한 실험이기도 하다. 지구 저궤도가 아닌 7만㎞대 고궤도로 위성을 보낸 전례가 거의 없는 데다, 근지점에서는 위성과 지구 대기권 간 거리가 매우 좁은 탓에 약간의 실수만으로도 대기 입자와 부딪혀 폭발할 수 있다.
우주항공청과 나라스페이스테크놀로지, KT SAT 등 운영팀은 발사 후 이틀간 3교대 체제를 유지하며 위성 통신 상태를 지속적으로 확인할 계획이다.
