달로 떠난 아르테미스 2호…열흘 간 어떤 임무 수행할까

[서울=뉴시스]윤현성 기자 = 인류를 다시 달로 보내기 위한 여정인 '아르테미스 2호'가 마침내 우주로의 첫발을 내디뎠다. 1972년 아폴로 17호 이후 약 54년 만에 유인 우주선이 지구 저궤도를 벗어나 달로 향하는 역사적 순간이다.

미국 항공우주국(NASA)은 한국 기준 2일 오전 7시35분(현지 시각 1일 오후 6시 35분) 미국 플로리다주 케네디우주센터에서 아르테미스 2호 임무의 우주발사시스템(SLS) 로켓과 오리온 우주선의 발사에 성공했다. 이번 임무는 4명의 승무원이 탑승해 약 열흘(10.3일) 동안 달 궤도를 선회하고 돌아오는 유인 비행 테스트다.

발사 직후 지구 저궤도에 진입한 우주선 '오리온'은 가장 먼저 기체 건전성 확보에 주력한다. NASA에 따르면 오리온은 발사 후 약 24시간 동안 지구를 두 바퀴 돌며 고도를 점차 높이는 '고타원 지구 궤도(HEO)' 비행을 수행한다.

이 과정에서 승무원들은 우주선의 생명 유지 시스템, 통신 장비, 항법 소프트웨어의 정상 작동 여부를 정밀하게 점검한다. 특히 2단 발사체인 임시 극저온 추진 단계(ICPS)로부터 분리된 후 다시 근접해 수동으로 조종하는 '근접 운영' 시험을 진행한다. 이는 향후 아르테미스 3호 임무에서 달 착륙선과 도킹할 때 필요한 수동 조종 능력을 사전에 검증하기 위함이다.

업계에서는 이 초기 24시간이 전체 미션의 성패를 가를 핵심 구간이라고 보고 있다. 지구와 가까운 궤도에서 모든 시스템이 완벽하게 작동한다는 것이 확인돼야만 비로소 달로 향하는 '달 전이 궤도(TLI)' 진입 명령이 내려지기 때문이다.

모든 점검이 완료되면 오리온은 ICPS의 엔진을 점화해 달을 향한 본격적인 여정을 시작한다. 지구에서 달까지 가는 데에는 약 4일이 소요된다. 승무원들은 이 기간 동안 심우주 환경에서의 방사선 노출 정도를 측정하고, 오리온 내부의 환경 제어 시스템이 적절히 유지되는지 지속적으로 모니터링한다.

아르테미스 2호 임무에서 가장 중요한 순간은 발사 5일 차에 찾아올 전망이다. 오리온은 달 표면으로부터 약 1만300㎞ 떨어진 지점을 지나, 인류 역사상 지구로부터 가장 멀리 떨어진 '달 뒷면 너머 약 7400㎞' 지점까지 도달하게 된다.

아울러 효율적인 연료 활용을 위해 별도의 엔진 점화 없이 달의 중력을 이용해 지구로 돌아오는 '자유 귀환 궤도'를 활용하는 것이 이번 임무의 특징이다.

업계에서는 이러한 궤도 설계가 비상 상황 시 최소한의 연료로 안전하게 귀환하기 위한 최적의 경로라는 분석이 나온다. NASA 역시 발사 전 브리핑을 통해 이번 궤도 비행의 안정성이 임무의 최우선 가치임을 강조했다.

달을 선회한 오리온은 다시 4일간의 복귀 비행을 거쳐 지구로 돌아온다. 임무 10일 차 오리온 우주선은 시속 약 4만㎞(마하 32)의 속력으로 지구 대기권에 진입한다. 역대 유인 우주선 귀환 속도 중 가장 빠른 수준이다. 이때 우주선 외벽이 견뎌야 하는 온도는 섭씨 약 2760도에 달한다.

대기권 진입 후 낙하산을 펼쳐 속도를 줄인 오리온은 미국 캘리포니아 인근 태평양 해상에 낙하하는 '스플래시다운' 방식으로 임무를 마무리하게 된다. 미 해군과 NASA 회수팀은 이미 해당 해역에서 대기하며 승무원들과 우주선 회수를 위한 준비를 갖춘 상태다.

이번 아르테미스 2호의 성공은 2028년으로 예정된 실제 달 착륙 임무인 '아르테미스 4호'의 기틀을 마련한다는 점에서 의미가 크다. 내년 아르테미스 3호 임무는 지구 궤도에서 우주비행사가 탑승한 오리온 우주선과 착륙선(HLS) 간의 도킹 시험을 진행하며 유인 착륙을 위한 최종 리허설을 수행하게 된다. 이번 유인 비행에서 수집된 데이터는 인류의 지속 가능한 달 탐사 및 화성 진출을 위한 이정표가 될 예정이다.


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