일본, 세계 다섯 번째로 달 착륙에 성공하다

통계적 수치로 보면 달에 착륙하기는 매우 어려워 보인다. 수십 차례의 인류 달 착륙 시도 중 절반 정도는 실패했기 때문이다. 우리나라도 달 탐사에 열을 올리고 있지만, 일본 역시 달 탐사에 진심이다. 일본은 2022년 11월 NASA 아르테미스Ⅰ 미션의 우주발사시스템(SLS) 로켓에 초소형 탐사선 ‘오모테나시’를 실어 보냈으나, 통신 두절로 달 착륙에 실패한 바 있다. 그리고 지난해 4월 일본 벤처 우주기업 ‘아이스페이스(ispace)’의 하쿠토-R 우주선 역시 달 착륙에 실패했다.

정교한 계산과 수많은 변수 예측을 통해 결과 오차 범위를 줄이는 데 능한 일본의 과거 심우주 미션들을 생각하면, 두 번의 실패도 자존심이 크게 상할 만하다. 하지만 일본은 포기하지 않았다. 180억 엔을 들여서 달 탐사 사업을 국가사업으로 추진한 것이다. 그리고 현지 시각 2024년 1월 20일, 미국, 소련, 중국, 인도에 이어 다섯 번째로 달에 착륙한 국가가 되어 새로운 달 탐사 역사를 써내려 가기 시작했다는 소식이 전해졌다.

반면 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)에 따르면 일본이 달 착륙 성공이라는 쾌거를 이루었음에도 태양열 발전 시스템의 문제로 실제 임무는 단 몇 시간만 수행하고 끝날 수 있다는 우려가 전해졌다.

슬림 미션이란?

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 달 착륙선 임무 슬림 미션은 지난 2021년에 발사 예정이었지만 한차례 연기된 바 있다. 그리고 일본 현지 시각으로 2023년 9월 7일 08시 42분(한국 시간도 동일), 일본 규슈 가고시마현 다네가시마 우주센터에서 H2A 로켓 47호기에 실려 성공적으로 발사되었다. 슬림 탐사선은 2023년 10월 1일에 달 횡단 사출 연소를 실행했으며 지난 크리스마스에 달 궤도에 진입하기 시작했다. 20일 정도가 지난, 1월 15일부터 착륙 준비에 들어갔으며 1월 20일 탐사선의 고도를 달 상공 15㎞까지 낮춘 뒤 이날 0시 20분 달의 적도 분화구 근처 표면으로 강하를 시작했다. 그리고 약 20분 뒤 달 표면 연착륙에 성공하며 세계에서 다섯 번째로 달 표면에 연착륙한 국가가 되었다.

앞선 설명처럼 일본은 심우주 미션 등에서 초고도 정확성을 보이는 나라 중 하나이다. 슬림 탐사선은 착륙선에 탑재된 컴퓨터를 통하여 빠른 이미지 처리 및 크레이터 매핑을 시도했으며 위험 요소를 파악하기 시작했다. 그리고 달 표면 목표 지점을 정한 후 착륙 지점 오차를 기존 수 km 이상에 100 m 이내로 대폭 줄인 '핀포인트' 착륙을 시도했다.

반면 슬림 미션은 경량 탐사 시스템을 이용한 달 및 기타 행성 연구를 가속화하기 위해 시작되었으며 최고 수준의 항법 정확도를 확보하기 위한 원대한 목표를 가지고 출발했다. 행성 과학 탐사에는 항상 관측을 위한 고성능 장비가 반드시 필요한데, 이를 소형화하면 더 다양하고 복잡한 과학 탐사가 가능해질 수 있다.

일본의 핀포인트 착륙은 성공했을까?

일본 우주항공연구개발기구에 따르면 일본이 핀포인트 착륙에 성공했을 가능성이 높지만, 성공 여부 확인에는 보다 정확한 데이터 분석이 필요하며 약 1개월 정도가 지나서야 확실히 알 수 있을 예정이라고 설명했다. 기존 탐사선들의 착륙 오차보다 훨씬 적은 오차로 달에 도착했다면 이는 달의 원하는 지점에 도착할 수 있음을 의미한다. 즉, 이러한 기술은 얼음으로 둘러싸여 있는 달 표면의 수자원을 찾는 데 매우 효율적으로 이용될 것으로 예측된다.

반면 일본 우주항공연구개발기구 부사장인 쿠니나카 히토시는 기자회견을 통해 일본의 연착륙을 간접적으로 증명할 수 있다고 주장했다. 고도 하강 및 연착륙이 성공하지 못했다면 탐사선은 지표면과 매우 빠른 속도로 충돌하여 우주선 기능이 완전히 상실되었을 것이기 때문이다. 이를 종합해 보면 여전히 데이터를 제대로 전송하고 있는 탐사선은 연착륙에 성공한 것이며 처음 탐사선의 목표를 달성했음을 의미할 가능성이 매우 높다.

영국 오픈 유니버시티의 시메온 바버 박사(Dr. Simeon Barber) 역시 일본의 노력에 경의를 표했다. 그는 일본 관계자들이 기뻐할 자격이 있다고 설명하며 우리가 달 탐사 임무 시대에 살고 있는 만큼 성공과 실패 여부를 떠나 이러한 수많은 시도를 통해 더 성공적인 임무 수행 방법을 찾을 수 있을 것이라고 설명한다.

달 착륙에는 성공했지만 태양열 발전 시스템의 문제로 임무 수행이 불가능할 수도

일본의 슬림 달 탐사선이 달 표면 연착륙에 성공했음을 간접적으로 확인하고 있지만 관련 전문가 및 엔지니어들에 따르면 일본은 현재 이 탐사선을 구하기 위해 사투를 벌이고 있다고 한다. 이는 탐사선의 태양전지가 전기를 생산하지 못하기 때문으로 알려졌는데, 이에 따라 슬림 탐사선의 수명은 탑재하고 있던 배터리에 전적으로 의존해야 하는 상황이다. 초기 탑재된 배터리가 충분하지 않은 관계로 태양전지를 통해 에너지를 공급받아야 하는데 그렇지 못하면 착륙선은 결국 방전될 것이고, 배터리가 방전된다면 우주선은 영원한 침묵 상태가 된다. 지구에서의 명령을 수신할 수도 없고 지구와의 교신도 불가능해진다.

문제는 슬림 탐사선의 착륙 지점인 시올리리 분화구 근처에는 현재 햇빛이 내리비치고 있지만, 1월 말에는 다시 어둠이 다시 찾아올 예정이라는 점이다. 당초 계획대로라면 적외선 카메라를 장착한 이 탐사선은 앞으로 2주 동안 현지 지질을 연구해야 하지만, 어둠이 찾아오고 온도가 급 하강하면 전자 회로 기판이 망가질 수도 있다. 따라서 주어진 시간 내에 얼마나 많은 조사를 수행할 수 있을지 불투명하다.

이러한 이유로 슬림 탐사선의 엔지니어들은 현재 슬림 탐사선의 활동 우선순위를 정하고 있다. 탐사선의 히터를 끄고 탐사 활동을 통해 저장한 사진을 내려받고 있다. 또한 연착륙 프로그램이 얼마나 잘 작동했는지에 대한 데이터를 검색하고 있다. 물론 일본 우주항공연구개발기구 관계자들은 슬림 탐사선이 침묵한다고 해도 쉽게 포기하지 않을 예정이다. 태양전지의 방향이 단순히 태양을 보지 못하는 방향으로 향하고 있을 가능성이 있기 때문이다. 위 경우 달을 향하는 빛의 각도가 바뀌면 슬림이 다시 살아날 수 있다.

반면 슬림 탐사선은 두 개의 소형 로버를 탑재하고 있었는데, 원격 측정 결과 착륙 직전에 계획대로 로버는 정상 사출된 것으로 나타났다.