우주 강국 미국 달 탐사에 ‘한국산 탑재체’ 탑승 준비

미국 달 탐사선 아르테미스 1호 발사 중계 영상(출처: NASA TV)

미국은 1972년 아폴로 17호의 달 착륙 이후 50여 년 만에 다시 유인 달 탐사를 준비하고 있습니다. 미국 항공우주국(NASA) 주도로 2017년 시작된 아르테미스 계획입니다.

이 계획에 따라 지난해 11월에는 무인 우주선 아르테미스 1호가 발사된 뒤 달 궤도를 돌아 지구 귀환에 성공했습니다.

내년에는 유인 탐사선 아르테미스 2호가 달 궤도를 비행할 예정이고, 2025년에는 최초로 여성과 유색인종 우주비행사가 착륙선을 타고 달 표면에 착륙할 계획입니다.

이 계획에는 미국과 영국, 일본, 프랑스 등 현재 모두 28개 국가가 '아르테미스 약정'에 서명하면서 동참하고 있는데, 한국도 2021년 10번째 참여국으로 약정에 서명했습니다.

■ 고에너지 입자 검출기 '루셈' 개발 완료…미국행
특히, 한국은 아르테미스 계획의 하위 계획이라고 할 수 있는 '민간 달 탑재체 수송 서비스(CLPS)' 참여를 본격화하고 있습니다.

매년 각종 탑재체가 실린 무인 착륙선을 달로 보내 천연자원 등의 정보를 수집하고, 유인 착륙을 돕는 임무입니다.

한국천문연구원이 개발하기로 한 탑재체 4종은 ▲달 표면 우주환경 모니터(LUSEM, 루셈) ▲
달 표면 자기장 측정기 ▲달 표토 3차원 영상카메라 ▲달 표면 우주방사선 측정기 등입니다.

이 가운데 달 표면 우주환경 모니터, 루셈의 개발이 완료돼 오늘(4일) 미국으로 이동할 준비를 마쳤습니다.

탑재체 루셈의 센서부. (자료: 과학기술정보통신부)

루셈은 미국으로 건너가 무인 달착륙선 '노바-C'에 탑재된 뒤, 내년 말 우주기업 스페이스X의 발사체 '팰컨9'을 통해 발사될 예정입니다.

천문연구원이 선종호 경희대 우주과학과 교수 연구팀과 함께 개발하고, 국내 업체인 쎄트렉아이가 제작한 루셈은 50킬로전자볼트(50keV) 이상의 고에너지 입자를 검출할 수 있는 관측기입니다.

달은 지구와 달리 대기와 자기장 등의 보호가 없어 심우주로부터 날아오는 고에너지 입자가 직접 검출됩니다.

이런 고에너지 입자는 우주인의 건강이나 우주선 기능 등에 영향을 미칠 수 있고, 대기가 없는 천체의 풍화 작용을 파악하는 데 활용됩니다.

미 우주항공국은 앞으로 유인 우주 탐사 등을 위해선 고에너지 입자 연구가 필요하다고 보고, 고에너지 입자를 검출할 '루셈'을 달 착륙선에 실어 보낼 계획이라고 밝혔습니다.

달 착륙선 ‘노바-C’와 상단부에 탑재되는 루셈의 센서와 전장부. (자료: 과학기술정보통신부)

■내년말 착륙선 노바-C 타고 달 저위도에서 임무 수행
루셈은 크게 센서부와 전장부 그리고 두 장치를 연결하는 전선으로 구성돼 있습니다.

센서부는 고에너지 입자를 관측하는 주 장비로, 두 개의 관측기가 서로 반대 방향으로 평행하게 배치돼 달에서 하늘과 달 표면 양방향을 동시에 바라보도록 설계됐습니다. 전장부는 센서부를 제어하면서, 신호를 처리하고 전원을 공급합니다.

루셈의 관측 임무는 지구 궤도를 벗어나면서부터 시작됩니다.

달 착륙선 노바-C에 실려 달까지 가는 동안 지구 주변의 우주 환경을 조사하고, 달 궤도에 도착한 뒤 착륙지로 하강하는 과정에서도 관측 임무는 계속됩니다.

이후 노바-C는 달 앞면 저위도 '라이너 감마(Reiner Gamma)' 지역에 착륙하게 되는데, 이때 루셈은 달 표면에서 고에너지 입자 관측을 본격적으로 시작합니다.

노바-C와 탑재체 루셈의 달 착륙 예정지인 ‘라이너 감마(Reiner Gamma)’ 지역으로 달의 앞면 적도 서쪽에 위치하고 있다. (자료: 과학기술정보통신부)

노바-C의 착륙 지역인 라이너 감마는 달 표면에서 알 수 없는 이유로 밝고 어두운 곡선 무늬가 어지럽게 나타나는 지역인 '스월' 중 하나입니다. 착륙이 쉽고 지구와 통신이 원활해 주요 탐사 후보지로 제안돼 온 곳입니다.

조선학 과기정통부 거대공공연구정책관은 "아르테미스 약정 서명 후 추진해온 첫 번째 협력 프로젝트가 성공적으로 진행되어 매우 뜻깊게 생각한다"면서 "아르테미스 프로그램에서 우리나라의 참여 범위를 확대하고 우주 분야 국제공동연구의 장을 넓혀나가기 위해 노력하겠다"고 밝혔습니다.

박영득 한국천문연구원장은 "루셈은 우리나라의 자랑스러운 과학 탑재체 중 하나"라며 "우주탐사 시대에 필요한 우주환경에 대한 여러 가지 정보를 전해줄 것으로 기대한다"고 강조했습니다.