나사, 2028년 달 착륙 위해…사상 첫 ‘우주선 3대 시험비행’ 한다

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미국항공우주국(나사)은 23일(현지시각) 2027년 중 사상 최초로 3대의 우주선을 쏘아 올려 지구 저궤도에서 순차적으로 도킹하는 아르테미스 3호 시험비행을 실시한다고 발표했다. 이는 2028년을 목표로 하고 있는 아르테미스 4호의 유인 달 착륙을 위한 예행연습이다.

아르테미스 3호에는 나사 우주비행사 3명과 유럽우주국 비행사 1명이 탑승한다. 14일간 진행될 시험비행에서 우주비행사들은 아르테미스 4호의 달 남극 착륙 때 필수적으로 거쳐야 할 과정을 연습한다.

아르테미스 프로그램 책임자인 제레미 파슨스는 “지구 궤도에서 진행되는 이번 임무는 우주비행사를 달에 다시 보내기 전에 위험을 최소화하는 데 초점을 맞췄다”고 말했다.

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아르테미스 3호 우주비행의 핵심은 3기의 로켓과 3기의 우주선을 한꺼번에 동원하는 것이다. 나사가 한 번도 시도한 적이 없는 방식이다. 로켓과 우주선은 모두 플로리다 케네디우주센터에서 발사된다.

블루문, 오리온, 스타십 순으로 발사

가장 먼저 발사되는 로켓은 블루오리진의 대형 로켓 뉴글렌이다. 뉴글렌은 블루오리진의 달 착륙선 블루문을 싣고 가장 먼저 우주로 향한다. 이어 나사의 에스엘에스(SLS) 로켓이 아르테미스 3호 비행사들을 태운 오리온 우주선을 궤도에 올린다. 마지막으로 스페이스엑스의 차세대 초대형 로켓 스타십이 발사된다.

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이번 비행의 성패는 지구 저궤도에서 이뤄지는 정밀 도킹과 시스템 검증에 달려 있다. 지구 저궤도는 심우주에 비해 열환경 제어가 까다롭기 때문에, 오리온 우주선은 발사 후 저궤도에서 열적 안정성 시험을 거친다. 이 과정이 끝나면 비행 3일차에 오리온과 블루문이 고도 440km 상공에서 도킹을 시도한다. 이후 우주비행사들은 블루문 착륙선으로 옮겨 타고 생명 유지 시스템, 비상 대응 시나리오 등을 시험한다.

비행 6일차에 발사되는 스페이스엑스의 스타십은 비행 8일차에 고도 380km 상공에서 오리온 우주선과 도킹을 시도한다. 나사는 “오리온과 스타십의 도킹은 2시간으로 짧으며 우주비행사들은 스타십에 탑승하지는 않는다”고 밝혔다. 스타십과의 도킹은 향후 심우주 탐사를 위한 핵심 데이터와 도킹에 필요한 분석 자료를 얻는 데 초점이 맞춰져 있다.

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아르테미스 3호 우주비행사들은 스타십과의 도킹이 해제된 뒤에도 며칠간 더 저궤도를 돌며 임무를 수행한 후 지구로 돌아온다. 나사는 이 과정에서 임무 기간이 총 17일로 늘어날 수 있다고 밝혔다.

우주비행사들은 이와 함께 비행기간 동안 신형 우주복 평가와 정밀 건강 진단, 과학 실험을 병행하며 향후 달 남극 착륙을 위한 모든 위험 요소를 점검할 계획이다.

목표는 내년 여름이지만 미뤄질 수도

나사는 현재 블루문과 스타십 두 착륙선 중 어느 것을 아르테미스 4호에 사용할지 확정하지 않았다. 애초 아르테미스 4호 착륙선은 스타십을 쓰기로 스페이스엑스와 계약을 맺은 바 있으나, 최종 선택권은 나사가 쥐고 있다.

재러드 아이작먼 나사 국장은 이날 기자회견에서 “아르테미스 3호는 달 착륙에 앞서 두 협력업체 모두에게 최대한 준비할 수 있는 기회를 주려는 것”이라고 말했다.

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나사가 어떤 착륙선을 선택하느냐에 따라 달까지 비행하는 방식은 달라진다. 블루문은 달 궤도에서, 스타십은 지구 궤도에서 오리온 우주선과 도킹한다.

아르테미스 3호의 정확한 발사 시기는 불확실하다. 나사는 내년 여름을 목표로 하고 있지만, 그 일정을 맞추기 어려울 수 있다. 우주매체 스페이스닷컴 보도에 따르면 지난달 아이작먼 국장은 내부 메모를 통해 직원들에게 아르테미스 3호 발사가 예정보다 약 90일 지연되고 있다고 밝혔다.

파슨스는 달 유인 착륙 임무에서 가장 큰 어려움 가운데 하나는 달 착륙선 공급 문제라고 말했다. 스타십은 최근에서야 첫 궤도 비행을 했으며, 뉴글렌은 지난 5월 지상 연소시험 중 폭발 사고가 난 이후 발사 재개를 하지 못하고 있다.