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- 세계에서 가장 강력한 로켓이 유인 달 임무를 위한 "드레스 리허설"
- 인형 3개가 참여 수많은 센서와 측정 장비를 사용, 인간 우주비행사에게 노출될 스트레스 기록
- 발사 후 SLS 부스터 로켓은 몇 분 안에 Orion 모듈을 시속 3만6천km로 가속
- 캡슐은 지구로 돌아올 때 거의 시속 4만km의 속도로 지구 대기에 진입
- 아마도 2025년이나 2026년에 Artemis-3을 통해 사람들

아르테미스(Artemis-1)의 다음 시도
세계에서 가장 강력한 로켓이 유인 달 임무를 위한 "드레스 리허설"을 우주로 가져간다. 

▲ Artemis-1은 우리 시간으로 오늘 오후 3:47에 달에 발사됐다. ©NASA

마침내 시간이 왔다. 우리 시간으로 오늘 오후 3기 경 Artemis 1 임무는 여러 번의 실패와 연기된 발사 시도 후에 시작된다. 거의 100m 높이의 우주 발사 시스템(지금까지 제작된 발사체 중 가장 강력한 발사체)과 유럽에서 제작한 오리온 우주 캡슐이 달 궤도를 돌고 돌아올 것이다. 이름이 변경된 달 주위의 궤도는 유인 달로의 귀환을 위한 드레스 리허설 역할을 한다.이번에는 탑승한 인형이 3개뿐이다. 

▲ 발사 전 Artemis 1 임무: 지금까지 제작된 가장 강력한 발사체는 Orion 모듈을 3개의 인형을 싣고 달로 가는 우주로 운반할 것이다. ©NASA

마지막 아폴로 임무 이후 50년이 지난 지금, 지구의 위성은 다시 유인 우주여행의 표적이 되었다. 아르테미스 프로그램을 통해 미국과 유럽은 2025년까지 사람들을 달에 다시 착륙시키기를 원한다. 달 궤도에 있는 우주 정거장과 나중에는 달 기지도 달에 우주비행사가 장기간 머물 수 있게 해야 한다. 특히 중국을 포함한 다른 국가들은 달을 주시하고 유인 달 착륙을 준비하고 있다.

여기까지 오는 험난한 길

모든 것이 계획대로 진행된다면 아르테미스 프로그램의 가장 중요한 테스트가 오늘부터 시작된다. NASA가 달 미션을 위해 특별히 개발한 우주발사체(SLS) 운반로켓과 유럽에서 설계·제작한 오리온 캡슐이 최초로 함께 달을 향해 날아가 궤도를 돌고 지구로 돌아올 예정이다.

그동안 특히 SLS의 개발은 어려웠다. 완료가 몇 년 지연되었고 2022년에는 급유 문제가 반복되었다. Artemis-1의 출시는 여러 번 연기되어야 했다.

▲ 시야에 보이는 목표: 케이프커내버럴 발사대의 아르테미스-1 위로 보름달. ©NASA

계획대로 진행된다면 NASA가 그들의 거인의 발사를 따를 것이라는 흥분은 그만큼 크다. 액체 수소와 산소로 연료를 공급하는 4개의 엔진과 2개의 고체 로켓 부스터로 구동되는 거의 100미터 높이의 발사체는 지금까지 제작된 발사체 중 가장 강력한 발사체다. 심지어 아폴로 임무의 전설적인 새턴 V를 능가한다.

모든 것이 계획대로 진행된다면 Artemis-1은 2022년 11월 16일 08:04 GMT에 Cape Canaveral에서 달로 발사될 것이다. 카운트다운과 발사는 ESA와 NASA에서 생중계된다.

Artemis-1의 "승무원“

Artemis 1 미션에는 매우 특별한 승무원이 탑승한다. Artemis 프로그램의 첫 번째 달 비행에 인형 3개가 참여하고 수많은 센서와 측정 장비를 사용하여 인간 우주비행사에게 노출될 스트레스를 기록한다.

방사선, 진동 및 압력 센서 외에도 "Moonikin"이라고 불리는 파일럿 더미는 우주비행사가 중요한 임무 단계에서 나중에 착용하게 될 우주복을 테스트한다.

두 명의 승객 "Helga"와 "Zohar"는 여성의 몸을 기반으로 한 동체 더미다. Zohar는 특수 방사선 보호 조끼를 착용하지만 Helga는 착용하지 않는다. 수천 개의 방사능 센서가 비행 중에 인형이 노출되는 단단한 우주 방사능 수준을 결정한다.

▲ Orion 모듈이 장착된 SLS 발사체의 구조. ©NASA

달로의 비행

발사 후 SLS 부스터 로켓은 몇 분 안에 Orion 모듈을 시속 3만6천km로 가속할 것이다. 약 8분 후, 고체 연료 로켓과 4개의 1단계 로켓 엔진이 불타고 투하된다. Artemis-1은 현재 지구 궤도를 돌고 있으며 Orion Capsule은 두 개의 태양 돛을 배치하고 있다.

소위 극저온 추진단(ICPS)이라고 하는 로켓의 상단 단계는 이제 우주선이 지구 궤도를 떠나 달로 날아가는 데 필요한 추력을 제공하는 데 사용된다. 액체 수소와 산소로 구동되는 엔진은 Orion 우주선을 달 궤도에 올려놓는다. 발사 약 2시간 후 오리온 캡슐은 ICPS 화상 단계에서 분리된다. Orion 캡슐은 자체적으로 달까지 계속 비행할 수 있는 충분한 추력을 받았다.

한편, ICPS는 큐브샛(CubeSats)이라고 불리는 10개의 미니 위성을 내놓는다. 여기에는 달 표면과 지구와 달 사이의 방사선, 입자 및 자기장을 검사하는 다양한 소형 측정 장비와 센서가 있다. CubeSat도 달에 착륙하고 다른 하나는 가벼운 돛의 도움으로 지구 근처의 소행성으로 날아간다.

▲ Artemis 1 미션 비행 계획. ©NASA

하늘에서 땅만큼

Orion 캡슐은 달에 도착하는 데 며칠이 걸린다. 발사 6일째 되는 날 달에 가장 가까운 궤적상 지점을 통과할 것으로 예상된다. 약 100km 고도에서 달 표면 위를 날아갈 것이다. 그런 다음 우주 캡슐은 추진기를 발사해 달 주위의 타원형 궤도에 들어간다. 이것은 Orion이 달 너머 40마일 이상을 이동하게 한다. 그러면 지구에서 약 45만km 떨어져 있을 것이다. 이전의 유인 임무용 우주선보다 더 먼 거리다.

우주선을 달 궤도에서 벗어나 지구로 되돌리기 위해 오리온 서비스 모듈의 엔진은 약 일주일 후에 다시 발사된다. 발사 후 한 달여 만에 오리온은 다시 지구에 도달하고 지구 대기권에 다시 진입한다. 이것은 Orion 모듈의 새로 개발된 열 차폐에 대한 결정적인 테스트의 시작을 의미한다.

재진입 및 착륙

캡슐은 지구로 돌아올 때 거의 시속 4만km의 속도로 지구 대기에 진입하기 때문에 지구 저궤도에 있는 국제 우주 정거장에서 돌아올 때보다 훨씬 더 뜨거워져 거의 2,800도까지 가열된다. 아폴로 달 탐사와 유사하게 오리온 방열판은 열에 의해 소모되는 재료를 사용하지만 캡슐을 통해 소량만 허용한다. 우주선 벽의 추가 절연 및 냉각 시스템 층은 Orion 캡슐이 손상되지 않도록 한다.

열 차단막과 대기의 마찰로 인해 우주 캡슐의 속도가 시속 약 4만km에서 불과 480km로 느려진 후 첫 번째 특수 낙하산 쌍이 약 7,600m의 고도에 배치된다. 조금 후에 세 개의 큰 주요 낙하산이 인계받는다. 에스텔은 태평양의 캘리포니아 해안에서 멀지 않다.  

Artemis 프로그램의 다음 단계

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

아마도 2025년이나 2026년에 Artemis-3을 통해 사람들은 처음으로 달에 다시 발을 디딜 것이다. 이 미션에서는 두 명의 우주비행사가 착륙 모듈을 사용하여 달 표면에 내려와 착륙하게 된다. 나머지 두 명의 우주비행사는 달 궤도에 남아 있다. 그러나 이 모든 일이 일어날지 결정적으로 드레스 리허설이 어떻게 진행되는지, 즉 Artemis 1 임무에 달려 있다.
출처: NASA, ESA

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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