2024년, 우주 비행의 역사적인 해를 준비한다

2024년은 화성 달 탐사, 수많은 민간 달 착륙선, 금성과 목성 탐사선, 재사용할 수 있는 대형 로켓 시험 등 우주 비행 분야에서 매우 특별한 한 해가 될 것으로 보인다. 이를 통해서 2024년은 매우 혁신적인 우주 탐험의 해로 기록될 것으로 보이지만 이에 따른 위험 부담감도 적지 않아 보인다. 분명한 점은 인류는 실패를 통해서 성장해 왔으며 인류는 포기하지 않는다는 점이다. 더군다나 지금의 우주 탐험은 실패보다는 성공이 많아지고 있음을 고려하면 2024년에는 경이롭고 혁신적인 우주 탐험을 경험할 수 있을 듯 보인다.

2024년의 우주 키워드는 '달'

2024년에는 민간과 공공을 막론하고 전례 없이 많은 수의 달 탐사 임무가 예정되어 있다. NASA의 위성 아르테미스 2호 탐사 임무가 그 정점을 찍을 예정이지만, 그전에도 우리가 기대할 수 있는 수많은 로봇 미션들이 준비되어 있다. 이들은 대부분 민간 기관을 중심으로 수행될 예정이다.

세 가지 인튜이티브 머신스(Intuitive Machines) 달 탐사 임무들 

첫 출발은 2024년 1월 12일에 발사될 예정인 인튜이티브 머신스(Intuitive Machines 1; IM-1) 미션이 맡을 예정이다. 위 임무는 달 남극 근처의 말라퍼트 A 분화구에 Nova-C 착륙선을 착륙시키는 것을 목표로 하며 상업적으로 제작된 달 착륙선이라는 점에서 주목할 만하다. 위 착륙선은 상업용 화물 외에도 다양한 NASA 탑재물을 싣고 있다. 이 탑재체는 NASA의 상업용 달 탑재체 서비스(CLPS) 프로그램의 일부이다.

Nova-C 착륙선에는 NASA가 후원하는 5개의 기기와 함께 EagleCAM(하강 중에 착륙선에서 분리되어 Nova-C가 표면에 도달하는 순간을 포착할 예정)을 비롯한 타 회사의 페이로드가 탑재될 예정이다. 착륙선은 달의 하루 동안 작동할 것으로 예상되지만 이는 지구에서 약 14일에 해당하기에 짧지는 않은 시간이다. 이 시간 동안 착륙선은 정해진 목표만큼의 탐사 및 데이터 수집을 수행할 수 있어야 한다.

인튜이티브 머신스(Intuitive Machines)는 2024년에 총 세 차례의 달 탐사 임무를 수행할 예정이며, 모두 SpaceX의 팰컨 9 로켓을 타고 우주로 보내질 예정이다. IM-1에 이어 두 번째 임무는 두 번째 인튜이티브 머신스(Intuitive Machines) 미션인 IM-2가 맡을 예정이다. 위 임무는 달 남극의 섀클턴 분화구 근처에 Nova-C 착륙선을 배치하여 현장 자원 활용도를 확인할 예정이다. 또한 달에 존재할 가능성이 높은 휘발성 물질의 양을 측정할 예정이다. 이 외에도 질량 분석기나 다양한 우주 실험이 예정되어 있다.

2024년 중반으로 예정된 세 번째 인튜이티브 머신스(Intuitive Machines) 미션인 IM-3은 달의 라이너 감마 지역에 4개의 NASA 탑재체와 루나 버텍스 로버를 포함한 여러 탑재체를 보내서 다양한 과학적 조사를 수행하고 미래 달 탐사를 위한 첨단 기술을 시연할 예정이다.

이 외에도 루나 트레일블레이저(Lunar Trailblazer)라 부르는 소형(D급) 달 탐사선은 달 궤도를 돌며 달의 물의 형태, 풍부함, 분포, 지질과의 관계를 연구할 예정이다. 위 탐사선은 예정된 위치에서 달 표면의 물을 감지하고 매핑하며 위도, 토양 성숙도, 암석학에 따른 물의 형태(OH, H2O 또는 얼음), 풍부도, 분포를 파악할 예정이다. 또한, 영구적으로 그늘진 지역(PSR: permanently shadowed regions)에서 물 얼음의 형태, 풍부도, 분포를 파악하고, 표면 온도를 측정하여 지역 경사를 수치화할 예정이다. 위 임무는 2024년에 발사될 예정인 NASA SIMPLEx(행성 탐사를 위한 소규모 혁신 임무) 임무로, PRIME-1 CLPS 임무와 함께 시작될 전망이다.

민간 달 착륙선, 아스트로보틱(Astrobotic)의 페레그린 미션 1과 그리핀 미션 1

2024년에는 Astrobotic의 두 대의 민간 착륙선이 달 표면에 도달할 예정이다. 이 중 하나는 Astrobotic의 페레그린 미션 1 (Astrobotic’s Peregrine Mission 1, TO2-AB)이다. 이 탐사선은 사실 2023년에 시작되었다. 2023년 12월 24일에 ULA의 벌컨 센타우르(Vulcan Centaur)를 타고 발사되었으며 현재도 여정을 계속하고 있다. 그리고 발사 후 32일 후 달의 시너스 비스코시타티스(Sinus Viscositatis)에 착륙을 시도할 예정이다. Astrobotic’s Peregrine Lunar Lander 착륙선에는 정밀 거리 측정을 위한 레이저 반사판 어레이와 레골리스 성분 분석을 위한 중성자 분광계 시스템 등 다양한 탑재물이 포함되어 있다.

2024년 말에는 그리핀 (Griffin) 미션 1로 알려진 아스트로보틱의 두 번째 달 탐사가 계획되어 있다. 2024년 11월, SpaceX의 팰컨 헤비 로켓에 실려 발사될 예정인 이 미션은 NASA의 CLPS와 함께 진행되며, NASA의 VIPER 로버를 타고 달의 남극 지역에 착륙하는 미션이다. 골프 카트 크기와 비슷한 크기의 VIPER는 100일 동안 노빌 분화구 인근 지역을 탐사하며 드릴과 분광기를 사용하여 달에 물 얼음과 기타 휘발성 물질이 있는지 암석층을 분석할 예정이다.

이 임무는 달의 물 분포와 미래 탐사를 위한 잠재적 자원 활용을 목표로 시작된 미션이다. 또한, 태양 전지판과 X-밴드 통신을 장착한 VIPER는 10~15마일(16~24km)을 비행하며 극한의 달 환경을 위한 기술을 선보일 예정이다.

일본의 달 착륙 시도, 슬림 미션

이번에는 일본이 운영하는 달 착륙선이 계획되어 있다. 일본 우주항공연구개발기구인 JAXA는 1월 19일 (예정) 일본 우주선 SLIM(달 탐사 스마트 착륙선: Smart Lander for Investigating Moon)의 사상 첫  달 착륙을 시도할 예정이다. 현재까지 달 착륙은 미국, 구소련, 중국에 이어 인도 등 총 4개국가 밖에 쓰지 못한 역사이다. 이 임무가 성공하면 일본은 달에 탐사선을 성공적으로 착륙시킨 5번째 국가가 된다.

위 착륙선은 2023년 9월 6일에 발사되었으며 기나긴 여정을 통해서 약 4개월 후인 1월 중순 예정된 장소의 100m 이내에 정확히 착륙하도록 설계되어 있다. 위 미션은 XRISM 우주 망원경과 함께 여행하고 있다. 또한 현장 사진 촬영과 통신을 위한 두 개의 미니 프로브도 탑재하고 있다.

일본, 이스페이스 하쿠토-R 미션 2

2024년 말로 예정된 하쿠토-R 미션 2는 이스페이스(ispace)의 2023년 4월 달 착륙선 연착륙 시도 실패에 이은 두 번째 시도이다. 이번 미션의 핵심 목표는 달의 혹독한 환경을 견딜 수 있도록 설계된 초소형 로버를 성공적으로 착륙시키는 것이다. 고화질 카메라가 장착된 이 로버는 달의 먼지를 수집할 예정이다.

이스페이스는 첫 번째 미션에서 경험했던 착륙 실패를 방지하기 위해 해당 미션에서의 소프트웨어, 착륙 시뮬레이션 및 센서 테스트를 개선했으며 현재 일본에서 제조 및 조립이 한창 진행 중이다. 팰컨 9를 통한 발사가 예정되어 있는 위 달 탐사선에는 다양한 과학 장비와 5개의 탑재물이 실릴 예정이다.

중국의 창어 6호 임무

중국은 자타공인 우주 초강국이 되고 있다. 2020년 중국의 달 탐사선 창어 5호가 달에서 채집한 표본을 가지고 지구로 귀환하며 중국의 달 탐사 의지를 전 세계 알린 후 계속되고 있는 중국의 달 탐사는 전 세계를 계속 놀라게 만들고 있다. 장정 5호 로켓에 실려 발사되는 이 야심 찬 임무 역시 창어 5호의 후속 미션으로 준비된다.

2024년 5월에 발사될 예정인 중국의 창어 6호(Chang’e-6)는 달의 먼 쪽에서 최초의 달 샘플을 채취하여 새로운 역사를 써 내려가려 계획하고 있다. 창어 6호는 거대한 남극 아이켄 분지 (South Pole-Aitken basin) 내의 아폴로 분화구에 도착하여 시추 등 복잡한 작업을 수행하여 샘플을 채취할 예정이다. 또한 라돈 가스 방출을 연구하는 프랑스의 DORN 기기, 달 표면 음이온을 탐지하는 스웨덴의 NILS, 파키스탄의 ICECUBE-Q 큐브샛과 같은 국제 탑재체를 탑재할 예정이다.

Firefly Aerospace의 '푸른 유령' 임무(Blue Ghost Mission)

2024년 하반기에 발사될 예정인 파이어플라이 에어로스페이스(Firefly Aerospace)의 블루 고스트 미션(Blue Ghost Mission) 1은 CLPS 이니셔티브의 일환으로 NASA가 후원하는 10개의 탑재체를 포함할 예정이다. 그만큼 다양한 연구를 수행할 예정이며, 가장 대표적으로 달의 레골리스와  지질학적 특성을 연구하기 위해 마레 크리시움(Mare Crisium)에 착륙할 예정이다. 수집된 데이터는 달에 대한 지식을 향상시키고 지구에 미치는 우주 날씨 영향에 대한 이해를 한층 더 높여줄 예정이다.

역시 팰컨 9을 타고 발사될 예정인 위 임무는 달 연구를 발전시키고 향후 유인 달 탐사 임무를 지원하는 것을 목표로 한다.

끝판왕, NASA의 아르테미스 2호

2024년 무인 달 탐사만 진행되는 것이 아니다. 바로 '끝판왕격'인 아르테미스 2호의 유인 달 탐사가 기다리고 있다. 많은 기대를 모으고 있는 아르테미스 2호 임무는 빠르면 2024년 11월에 시작될 예정이다. 이 미션은 이미 대중에게도 널리 알려진 2022년 아르테미스 1호의 후속 미션으로, 해당 미션에서는 승무원이 탑승하지 않은 오리온 캡슐이 달 주위를 여행한 바 있다.

이번 두 번째 임무에서는 드디어 4명의 우주비행사가 탑승할 예정이다. 영광의 주인공은 NASA의 리드 와이즈먼(Reid Wiseman), 빅터 글로버(Victor Glover), 크리스티나 코흐(Christina Koch)와 캐나다 우주국 우주비행사 제레미 한센(Jeremy Hansen) 등이다.

이번 아르테미스 2호의 성공을 바탕으로 아르테미스 3호 미션이 시작되면, 1960년대의 아폴로 시대 이후 처음으로 인간이 달을 밟게 될 예정이다. 이를 위해서는 아르테미스 2호 미션이 일정에 따라서 진행되어야 한다. 대표적으로 SLS 로켓이 성공적으로 조립되어야 하고 검증 과정 역시 수차례 진행되어야 한다. 또한 NASA는 아르테미스 1호의 지구 재진입 과정에서 오리온 탐사선의 열 차폐막이 예상치 못한 성능 저하를 보였던 이유를 파악하고 있다.