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- 29일 한국시간 오후 9시 33분에 플로리다주 케이프커내버럴의 케네디우주센터에서 발사
- 아르테미스-2에 사람을 태워 달로 보내기 위한 드레스 리허설 역할
- 2022년 3월 첫 번째 급유 시험에 문제로 2022년 5월 계획된 ARtmis-1의 발사 연기된 것
- 오늘 런칭이 불가능할 경우 9월 2일과 5일에 재차 시도
- 3개의 인형이 탑승, 발사 후 43일째 되는 날 다시 지구에 도달해 대기권으로

아르테미스-1: 달을 향한 출발
세계에서 가장 강력한 로켓이 유인 달 임무를 위한 "드레스 리허설"을 우주로 가져간다.

시간이 되었다. 오늘 오후, 오랫동안 기다려온 아르테미스(Artemis)-1 임무가 시작된다. 미국 항공우주국(NASA)은 29일 한국시간 오후 9시 33분에 이 프로그램 1단계 계획의 핵심인 로켓을 미국 플로리다주 케이프커내버럴의 케네디우주센터에서 발사하기로 했다.  

사람을 태운 우주선을 달로 보내기 위한 드레스 리허설 역할​을 위한 발사다. 이 임무 동안 거의 100미터 높이의 우주 발사 시스템(지금까지 만들어진 가장 강력한 발사체)과 유럽에서 제작된 오리온 우주 캡슐이 처음으로 실제 조건에서 테스트된다. 이번에는 3개의 인형만 탑승했으며 Artemis-2에는 우주 비행사가 있다.

▲ 발사 전 Artemis 1 임무: 지금까지 제작된 가장 강력한 발사체는 Orion 모듈을 3개의 더미와 함께 우주로 운반하고 달로 가는 길이다. ©NASA

마지막 아폴로 임무 이후 50년 후, 지구 위성은 다시 한 번 유인 우주여행의 대상이 되었다. 아르테미스(Artemis) 프로그램을 통해 미국과 유럽은 2025년까지 사람들을 지구의 위성에 다시 착륙시키기를 원한다. 달 궤도에 있는 우주 정거장과 나중에 달 기지가 있으면 달에 우주인이 장기간 머물 수 있어야 한다. 특히 중국을 비롯한 다른 국가들은 달에 눈을 뜨고 유인 달 착륙을 준비하고 있다.

여기까지 오는 험난한 길

모든 것이 계획대로 진행된다면 Artemis 프로그램의 가장 중요한 테스트가 오늘 시작된다.
NASA가 달 임무를 위해 특별히 개발한 우주발사시스템(SLS) 운반로켓과 유럽에서 설계·제작된 오리온 캡슐이 처음으로 함께 달까지 날아가 궤도를 돌고 지구로 돌아간다. 그러나 SLS의 개발은 특히 어려웠다. 완료가 몇 년이나 지연되었고 2022년 3월 첫 번째 급유 시험에 여전히 문제가 있었다. 원래 2022년 5월로 계획된 Artemis-1의 발사가 연기되어야 했다.

NASA가 이제 그들의 위대한 시작을 따라가는 것에 대해 관심이 대단하다.

만약 계획대로 진행되면. 액체 수소와 산소로 연료를 공급하는 4개의 엔진과 2개의 고체 로켓 부스터로 구동되는, 거의 100미터 높이의 차량은 지금까지 제작된 발사체 중 가장 강력한 것이다. 이것은 심지어 Apollo 임무의 전설적인 Saturn V를 능가한다.

▲ 목표 시야: Cape Canaveral 발사대의 Artemis-1 위에 보름달. ©NASA

Artemis-1의 발사와 "승무원“

모든 것이 계획대로 진행된다면 Artemis-1은 오늘 2022년 8월 29일 저녁에 Cape Canaveral에서 달로 발사될 것이다. 그러나 토요일에 격렬한 뇌우가 플로리다에 있는 NASA 우주공항을 지나갔다. 오늘 런칭이 불가능할 경우 9월 2일과 5일에 런칭 윈도우가 2개 더 있다. 카운트다운과 발사는 ESA와 NASA에서 생중계한다.

매우 특별한 승무원이 Artemis 1 임무에 탑승한다.
3명의 인형이 Artemis 프로그램의 첫 번째 달 비행에 참여하고 수많은 센서와 측정 장비를 사용해 인간 우주 비행사가 노출될 스트레스를 기록한다. 방사선, 진동 및 압력 센서 외에도 "Moonikin"으로 명명된 파일럿 더미는 우주 비행사가 나중에 중요한 임무 단계에서 입을 우주복도 테스트한다.

두 명의 승객 "Helga"와 "Zohar"는 선체 더미일 뿐이며 재료는 여성의 신체를 기반으로 한다. 왜냐하면 다음 Artemis 비행에서도 여성 우주비행사들이 처음으로 달에 비행하는 것을 볼 수 있기 때문이다. Zohar는 특수 방사선 보호 조끼를 착용하지만 Helga는 그렇지 않다. 수천 개의 방사선 센서가 비행 중 인형이 노출되는 단단한 우주 방사선의 수준을 결정한다.

▲ 오리온 모듈을 탑재한 SLS 발사체의 구조. ©NASA

달로의 비행

발사 후 SLS 부스터 로켓은 Orion 모듈을 몇 분 안에 시속 3만 6천km까지 가속한다. 약 8분 후, 고체 연료 로켓과 4개의 1단계 로켓 엔진이 타고 버려진다. Artemis-1은 지구 주위를 돌고 Orion Capsule은 두 개의 태양 돛을 전개한다.

소위 극저온 추진 단계(ICPS)라고 불리는 로켓의 상단 단계는 이제 우주선이 지구 궤도를 떠나 달까지 날아가는 데 필요한 추력을 제공하는 데 사용된다. 액체 수소와 산소로 구동되는 엔진은 오리온 우주선을 달의 궤도에 올려놓는다. 발사 후 약 2시간 후에 오리온 캡슐은 ICPS 연소 단계에서 분리된다. 오리온 캡슐은 이제 자체적으로 달까지 계속 비행할 수 있을 만큼 충분한 추진력을 받게 된다.

한편 ICPS는 큐브위성(CubeSats)이라고 불리는 10개의 소형 위성을 발사한다. 이것들은 무엇보다도 달 표면과 지구와 달 사이의 복사, 입자 및 자기장을 검사하는 다양한 소형 측정 장비와 센서를 가지고 있다. CubeSat은 또한 달에 착륙할 것이고, 다른 하나는 가벼운 돛의 도움으로 지구 근처의 소행성으로 날아갈 것이다.

▲ 아르테미스 1 미션의 진행. © ESA

비행 여정

오리온 캡슐이 달에 가려면 며칠이 걸린다.
출발 6일 차에 달에 가장 가까운 궤적상의 지점을 통과할 것으로 예상된다. 고도 100km에 가깝게 달 표면 위를 날 것이다. 그런 다음 우주 캡슐은 추진기를 발사해 달 주위의 타원형 궤도에 진입한다. 오리온은 달 너머로 약 6만4천km 이상 걸린다. 지구에서 약 45만km 떨어져 있으며 이는 이전의 유인 임무를 위한 우주선보다 더 멀리 떨어져 있는 것이다.

발사 후 24일 째에 Orion 서비스 모듈의 엔진이 다시 발사돼 우주선을 달 궤도에서 벗어나 지구로 되돌릴 것이다. 발사 후 43일째 되는 날 오리온은 다시 지구에 도달해 대기권으로 재진입한다. 이것은 Orion 모듈의 새로 개발된 방열판에 대한 결정적인 테스트의 시작을 의미한다.

재진입 및 착륙

캡슐은 지구로 돌아올 때 시속 거의 4만km의 속도로 지구 대기로 들어가기 때문에 지구 저궤도의 국제 우주 정거장에서 돌아올 때보다 훨씬 더 높은 2,800도까지 가열된다. 아폴로 달 임무와 유사하게 오리온 방열판은 열에 의해 소비되지만 약간만 캡슐에 전달되는 재료를 사용한다. 우주선 벽에 단열 및 냉각 시스템을 추가하여 오리온 캡슐이 손상되지 않도록 한다.

열 보호막과 대기의 마찰로 인해 우주 캡슐이 시속 약 4만km에서 480km로 느려진 후 첫 번째 특수 낙하산 쌍이 약 7,600m 고도에 배치된다. 잠시 후, 세 개의 대형 낙하산이 인계 받아 캡슐이 바다로 부드럽게 미끄러지도록 한다. 착륙 지점은 태평양의 캘리포니아 해안에서 멀지 않다.

Artemis 프로그램의 다음 단계

아르테미스-1의 비행이 성공하면 아르테미스 프로그램에서 추가 유인 단계가 따른다. 후속 임무인 Artemis-2는 2024년에 수행될 예정이다. 처음으로 4명이 오리온 캡슐을 타고 달까지 날아가 아르테미스-1과 유사한 궤적으로 궤도를 돌게 된다. Artemis-1과 달리 이 임무는 아마도 달 궤도에 진입하지 않을 것이지만 우주선이 달의 중력에 의해서만 편향되어 지구 궤도로 되돌아오는 8자 모양의 루프를 비행할 것이다.

Artemis-3와 함께(아마 2025년이나 2026년에) 사람들은 처음으로 달에 다시 발을 내려 놓는다. 이 임무에서 두 ​​명의 우주비행사가 착륙 모듈을 사용하여 달 표면에 내려와 착륙한다. 나머지 2명의 우주인은 달 궤도에 남아 있다. 그러나 이 모든 일이 일어날 것인지 여부는 드레스 리허설이 어떻게 진행되는지에 따라 결정적으로 달라진다. 바로 아르테미스 1 미션이 중요한 이유다.
출처: NASA, ESA

[더사이언스플러스=문광주 기자] "Green Soul, Beautiful Science"

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