새해가 밝았습니다. 2021년에도 우주를 탐사하기 위한 노력들은 계속될 예정인데요. 올해, 주목해야 할 우주 미션에는 어떤 것들이 있을까요?
아르테미스 1호, 달을 향하다
아르테미스 1호는 2024년까지 달에 우주비행사를 보낸다는 목표로 NASA가 주도하는 아르테미스 프로그램의 첫 비행입니다. 아르테미스 1호는 무인 오리온 우주선으로 구성될 것이며, 약 3주 간 달 주위를 비행할 예정입니다. 아르테미스 1호의 비행거리는 45만 km에 이를 것이라고 하는데요. 성공하면 인간을 수송 우주선이 가장 멀리 이동한 셈이 됩니다.
아르테미스 1호는 NASA의 SLS(Space Launch System)을 이용해 발사됩니다. 지구 궤도로부터 오리온은 로켓의 interim cryogenic propulsion stage(ICPS)를 이용해 달로 향하는 다른 경로로 나아가게 예정입니다. 참고로 ICPS는 오리온이 달 너머로 비행하는데 필요한 큰 추진력을 줄 액체 산소 또는 액체 수소 기반의 시스템을 말합니다. 또한 오리온 우주선은 유럽우주국(ESA)이 제공하는 기계선(service module)이 공급하는 에너지로 달을 향해 이동합니다.
이 미션은 엔지니어들에게 우주선이 심우주에서 어떻게 수행되는지 평가할 기회를 제공합니다. 후에 우주선이 유인 우주선 미션의 서곡이 될 것입니다. 현재 아르테미스 1호 발사는 2021년 말로 예정돼 있습니다.
화성을 향해 나아가는 우주선들
2월 화성에는 각 국에서 도착한 여러 로버 손님들을 받게 될 예정입니다. 아랍 에미리트 연합국의 화성탐사선 아 말(Al Amal, 희망)이 그 첫 번째 주인공인데요. 아 말은 아랍 세계 최초로 행성 간 미션을 맡은 우주선입니다. 아 말은 2월 9일 화성 궤도에 도착할 예정인데요. 그 곳에서 화성의 날씨와 사라져가는 대기를 관찰하며 약 2년 간의 시간을 보낼 예정입니다.
아 말이 도착하고 몇 주 후에는 중국국가항천국(CNSA)의 톈원 1호(Tianwen-1)가 화성에 도착할 예정입니다. 이 우주선은 궤도선회우주선과 지표 탐사로봇으로 구성돼 있는데요. 우주선은 탐사선을 지표에 배치하기 전에 몇 달 동안 화성 궤도로 진입할 예정입니다. 만약 이 미션이 성공한다면 중국은 화성 착륙에 성공한 세 번째 국가가 될 것입니다. 참고로 화성 착륙에 성공한 나라는 현재까지 미국과 구소련 뿐이며 중국은 2011년 처음 화성 탐사를 시도했으나 실패한 바 있습니다. 이번 미션의 목표는 화성 지표의 광물 구성 지도를 작성하는 것과 지표면 아래 물로 인해 만들어진 퇴적물 탐색 등을 포함합니다. 이 밖에도 여러 작업을 수행할 예정이라고 하네요.
NASA의 퍼서비어런스(Perseverance) 탐사 로봇 역시 2월 18일 예제로 크레이터(Jezero Crater)에 착륙합니다. 그 곳의 점토 퇴적물에 보존돼 있을지도 모르는 고대 생명체의 흔적을 찾을 예정입니다. 또한 화성 지표의 샘플을 지구로 되돌려 보내려는 매우 야심찬 국제 프로그램의 첫 부분으로, 샘플을 채취해 차내에 보관해 놓을 예정입니다.
달 탐사선, 찬드라얀 3호(Chandrayaan-3) 달을 향해
2021년 3월, 인도우주연구기구 (ISRO)는 3번째 달 탐사 미션을 시작할 계획입니다. 찬드라얀 3호를 통해서 말이죠. 찬드라얀 1호는 2008년 발사됐고, 인도우주 프로그램의 첫 번째 주요 미션 중 하나였습니다. 궤도선회우주선과 지표 침투 우주 탐사선을 포함한 이 미션은 달에서 물의 증거를 확인한 첫 번째 미션 중 하나였습니다.
하지만 불행히도 위성과의 접촉은 1년도 채 되지 않아 끊어졌습니다. 안타깝게도 그 뒤를 이은 찬드라얀 2호도 비슷한 사고가 있었다고 합니다.
참고로 찬드라얀 2호도 궤도선과 달 탐사선 프라그얀(Pragyan)으로 구성돼 있었습니다. 반면 찬드라얀 2호를 이을 찬드라얀 3호는 이전 임무의 궤도선이 여전히 작동되고 데이터를 제공하기 때문에 착륙선과 탐사로봇으로만 구성될 전망입니다. 만약 모든 일이 잘 풀리면 찬드라얀 3호 로버는 달 남극의 에이킨 분지(Aitken basin)에 착륙할 겁니다. 특히 이 부분이 흥미로운데, 미래에 지속 가능한 달 서식지에 필수 요소인 지표 민 얼음의 수많은 퇴적물이 있다고 여겨지는 지역이기 때문입니다.
허블을 이을 제임스 웹 우주망원경
제임스 웹 우주망원경은 허블 우주망원경의 뒤를 잇게 될 예정이지만 발사되기까지 험난한 길을 걸어왔습니다. 처음에 2007년 발사될 예정이었던 제임스 웹 우주망원경은 허블 망원경이 경험했던 것과 유사하게 비용이 너무 적게 책정됐고, 금액이 초과하게 되면서 거의 14년이 늦어지며 대략 100억 달러의 비용이 들었다고 합니다.
허블 망원경이 가시광선과 자외선 영역에서 우주의 놀라운 광경을 제공한다면 제임스 웹 우주망원경은 적외선 파장대역에 초점을 맞춰 관측할 예정입니다. 매우 먼 천체를 관찰할 때에는 가스 구름이 있을 가능성이 크기 때문입니다. 이를 꿰뚫을 수 있는 눈이 필요합니다. 가스 구름은 X-선이나 자외선 같이 파장이 짧은 영역에서는 빛이 차단되는 반면 적외선, 마이크로파, 라디오파 같이 더 긴 파장대역은 가스구름을 쉽게 통과합니다. 따라서 우리는 긴 파장대역을 관찰해 더 나은 결과를 얻을 수 있겠죠?
또한 제임스 웹 우주망원경은 허블 우주망원경(2.4m)에 비해 지름이 6.5m나 되는 더 큰 거울을 가지고 있는데 이는 이미지의 해상도를 향상시키고 세밀하고 상세히 관찰하는 데 필수적입니다.
제임스 웹 우주망원경의 주요 임무는 우주의 가장자리에 있는 은하들로부터 오는 빛을 보는 겁니다. 이는 우리에게 최초의 별, 은하계, 행성계가 어떻게 형성됐는지 밝혀 낼 단서를 제공해줍니다. 잠재적으로 이는 또한 생명의 기원에 대한 정보를 포함할 수도 있는데, 제임스 웹 우주망원경은 생명체의 구성요소를 찾으면서 외계행성의 대기를 매우 상세히 촬여할 계획을 가지고 있기 때문입니다. 만약 외계생명체가 다른 행성에 존재한다면, 그들은 어떻게 그 곳에 도달했을까요? 이러한 비밀을 풀기 위해 제임스 웹 우주망원경은 10월 31일 아리안 5호 로켓에 실려 발사될 예정입니다.
##참고자료##
- “Six space missions to look forward to in 2021”, The Conversation, January 1, 2021
- Meet the Interim Cryogenic Propulsion Stage for NASA’s Space Launch System, NASA, Nov. 9, 2018
