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아르테미스 2호(Artemis II): 반세기 만의 유인 달 귀환 임무

발사 준비 과정의 난관들

2026년 2월 2일 실시된 웨트 드레스 리허설에서 엔지니어들은 70만 갤런 이상의 액체 수소와 액체 산소를 SLS 로켓에 주입하는 과정을 거쳤지만, 여러 문제에 직면했습니다. 가장 심각한 문제는 액체 수소 누출이었습니다. 로켓에 추진제를 채우는 동안 수소 누출 문제가 발생했으며, 이는 2022년 아르테미스 1호 때도 겪었던 골칫거리였습니다.

테스트 후 기술진들은 수소 가스 농도가 허용치보다 높게 나타난 지역에서 두 개의 실(seal)을 교체했으며, 엔지니어들은 제거된 실을 분석하고 다음 리허설 전에 모든 문제를 해결할 계획을 개발하고 있습니다. 또한 오리온 승무원 모듈 해치 가압과 관련된 밸브의 재조임(retorquing)이 필요했고, 마감 작업(closeout operations)이 계획보다 오래 걸렸습니다.

플로리다를 강타한 한파로 인해 연료 주입 작업이 늦게 시작되었으며, 일부 인터페이스를 허용 온도로 올리는 데 시간이 소요되었습니다. 이러한 문제들로 인해 우주비행사들은 1월 21일 휴스턴에서 시작했던 격리를 해제하게 되었고, 다음 발사 목표 일정으로부터 약 2주 전에 다시 격리에 들어갈 예정입니다.

승무원 구성: 역사를 만들 네 명의 우주비행사

아르테미스 2호 임무는 NASA 우주비행사 리드 와이즈먼(Reid Wiseman), 빅터 글로버(Victor Glover), 크리스티나 코크(Christina Koch)와 캐나다 우주국(CSA) 우주비행사 제러미 한센(Jeremy Hansen) 등 4명의 승무원을 태우고 달 주변을 비행하게 됩니다.

리드 와이즈먼은 임무 지휘관을 맡고 있습니다. 그는 미 해군 시험 비행사 출신으로 2009년 우주비행사가 되었으며, 2014년 국제우주정거장(ISS)에서 165일을 보낸 경험이 있습니다.

빅터 글로버는 조종사를 담당합니다. 그는 달을 향해 갈 최초의 유색인종이 될 것이며, 역시 해군 조종사 출신으로 2013년 우주비행사가 되어 2020~2021년 ISS에서 168일을 보냈습니다.

크리스티나 코크는 미션 전문가입니다. 그녀는 지구 궤도를 벗어나 달로 향하는 최초의 여성이 될 것입니다. 2013년 우주비행사가 되기 전에는 미국 남극 기지에서 기지장으로 근무했습니다.

제러미 한센 역시 미션 전문가입니다. 그는 달을 향해 갈 최초의 미국인이 아닌 우주비행사가 될 것이며, 캐나다 공군 전투기 조종사 출신으로 2009년 우주비행사가 되었습니다. 아르테미스 2호는 그의 첫 우주 비행이 됩니다.

이 네 명의 승무원은 총 660일의 우주 체류 경험과 12번의 우주 유영 경험을 보유하고 있습니다. 이들은 1972년 아폴로 17호 이후 처음으로 달 주변까지 여행하는 인류가 될 것입니다.

임무 궤도와 비행 경로: 달 주변 8자 형태의 여정

아르테미스 2호의 가장 독특한 특징 중 하나는 그 비행 궤도입니다. 이 약 10일간의 임무는 달 주변을 자유 귀환 궤도(free-return trajectory)로 비행하게 되며, 이는 지구와 달의 중력을 이용해 자연스럽게 승무원을 지구로 안내하는 경로입니다.

발사 및 지구 궤도 단계

SLS 로켓의 4개 주 엔진은 발사 약 7초 전에 점화되어 최대 출력으로 상승하며, 이상이 감지되지 않으면 고체 로켓 부스터가 T-0에 점화되어 처음 2분간 대부분의 추력을 제공합니다. 부스터 분리는 시속 약 5,000km, 고도 48km에서 발생합니다.

코어 스테이지는 약 8분간 연소한 후 분리되며, 오리온은 원지점이 약 2,200km에 달하는 매우 타원형의 궤도에 진입하게 됩니다. 이는 국제우주정거장보다 거의 5배나 높은 고도입니다.

발사 후 오리온은 먼저 24시간 "점검" 궤도에 진입하여 지구로부터 약 40,000마일(64,000km) 떨어진 곳까지 갈 것입니다. 이 시간 동안 승무원은 우주선의 생명 유지 시스템에 대한 다양한 점검을 수행하고, 분리된 중간 극저온 추진 단계(ICPS)를 목표물로 사용하여 우주 내 랑데부 및 근접 운용 시연을 실시합니다.

달로의 여정

오리온이 다시 근지점에 도달하면 주 엔진을 점화하여 TLI(Trans-Lunar Injection) 기동을 완료하고, 이를 통해 달 자유 귀환 궤도로 진입한 후 지구로 귀환하게 됩니다. 달까지의 4일간의 여정이 시작됩니다.

이 과정에서 우주비행사들은 오리온 캡슐의 모든 시스템을 점검하고, 달 착륙을 준비하는 미래 임무를 위한 중요한 데이터를 수집하게 됩니다. 생명 유지 시스템, 항법 시스템, 통신 시스템 등 모든 것이 심우주 환경에서 완벽하게 작동하는지 확인하는 것이 핵심 목표입니다.

달 최접근

아르테미스 2호의 가장 극적인 순간은 달에 가장 가까워지는 시점입니다. 2026년 초, 아르테미스 2호의 4명의 승무원은 달 뒷면을 약 3,000~9,000마일(약 4,800~14,500km) 고도에서 비행하며, 오리온 캡슐을 테스트하고 그 누구보다 먼 우주로 모험을 떠나게 됩니다.

오리온은 달 표면으로부터 약 4,600마일(7,400km) 이내를 비행하며, 발사 약 18시간 후 달 뒷면 주변을 통과할 예정입니다. 달 뒤를 비행할 때는 지구와의 통신이 두절될 것으로 예상됩니다. 이는 우주비행사들에게 고립감을 느끼게 하는 순간이지만, 동시에 인류 역사상 가장 먼 곳까지 여행한 사람들이 되는 순간이기도 합니다.

우주비행사들은 아폴로 임무들(표면으로부터 약 70마일)과 달 정찰 궤도선 LRO(약 30마일)에 비해 훨씬 높은 고도(표면으로부터 4,000~6,000마일)에서 달을 독특한 관점으로 볼 것입니다. 그 결과, 우주비행사들은 북극과 남극 근처 지역을 포함한 달의 전체 원반을 보게 될 것입니다. 가장 가까이 접근할 때 달은 아르테미스 2호 승무원에게 팔 길이만큼 떨어진 농구공 크기로 보일 것입니다.

지구 귀환과 재진입

아르테미스 2호는 약 400,000km(250,000마일) 떨어진 곳까지 여행하여, 인류가 우주로 모험을 떠난 가장 먼 거리를 기록하게 됩니다. 현재 기록은 1970년 아폴로 13호 승무원이 세운 지구로부터 248,000마일입니다.

가장 중요하고 위험한 단계는 지구 재진입입니다. 오리온은 약 시속 25,000마일(시속 40,000km)로 지구 대기권에 재진입할 예정이며, 이는 사상 가장 빠른 재진입 속도입니다. 우주선은 "스킵 재진입(skip reentry)"을 수행하여, 상층 대기에 잠깐 진입해 양력을 이용해 다시 바깥쪽으로 튀어 오르면서 에너지를 분산시키고 더 정확한 착륙을 가능하게 합니다.

오리온은 약 40,000km/h의 속도로 지구 대기권에 재진입하며, 외부 온도는 섭씨 2,700도(화씨 4,890도)를 넘을 것입니다. 삭마 방열판(ablative shield)은 침식되면서 열을 우주선으로부터 운반하도록 설계되어 있으며, 이는 땀의 증발이 인체로부터 열을 운반하는 방식과 유사합니다.

착수는 샌디에이고 앞바다 태평양에 계획되어 있으며, 미 해군이 산 안토니오급 상륙함을 사용하여 승무원과 우주선을 회수할 예정입니다. 회수 작업은 아폴로 시대의 경험을 바탕으로 하지만, 현대적인 기술과 장비를 활용하여 더욱 안전하고 효율적으로 진행될 것입니다.

열 차폐막 논란: 가장 큰 기술적 도전

아르테미스 2호가 직면한 가장 큰 기술적 도전은 열 차폐막 문제입니다. 2022년 아르테미스 1호 무인 시험 비행 후 열 차폐막이 예상과 다르게 탄화 물질을 잃어버린 것이 발견되었습니다.

NASA와 독립 검토팀은 가을 내내 광범위한 분석을 수행했으며, 전국의 독특한 시설에서 100개 이상의 테스트를 진행한 결과, 아르테미스 1호의 열 차폐막이 Avcoat라는 물질 내부에서 생성된 가스가 충분히 빠져나가지 못해 일부 물질이 균열되고 떨어져 나간 것으로 확인되었습니다. Avcoat는 열을 받으면 마모되도록 설계되었으며, 오리온이 달에서 귀환할 때 지구 대기권을 통과하며 발생하는 거의 섭씨 2,760도의 온도로부터 오리온과 승무원을 보호하는 열 방호 시스템의 핵심 물질입니다.

NASA의 결정과 해결책

NASA는 아르테미스 2호에 이미 부착된 열 차폐막을 그대로 사용하되, 재진입 시 오리온의 궤도를 변경하기로 결정했습니다. 이 변경은 우주선이 대기권에서 보내는 시간을 제한하여 재진입 열의 양을 줄이는 것입니다.

2026년 1월, 새로 취임한 NASA 국장 제러드 아이작먼(Jared Isaacman)은 기관의 분석을 검토하고 엔지니어 및 외부 전문가들과 만난 후 기존 열 차폐막으로 아르테미스 2호를 진행하는 것을 지지한다고 밝혔습니다. 이전에 우려를 표명했던 일부 참가자들은 추가 데이터가 그들의 질문을 해결했다고 밝혔지만, 다른 사람들은 재설계된 열 차폐막 없이 임무를 비행하는 것에 계속 반대했습니다.

전문가들의 우려

일부 전문가들과 전직 우주비행사들은 NASA의 결정에 대해 우려를 표명했습니다. 전직 NASA 우주비행사이자 열 차폐막 전문가인 찰리 카마르다(Charlie Camarda)는 CNN에 우려를 표명했으며, 한 엔지니어 겸 물리학자는 오리온 캡슐의 매우 긴 개발 일정과 수십억 달러로 부풀어 오른 비용 초과를 비난했습니다.

그러나 아르테미스 1호 열 차폐막 조사에 참여한 전직 우주비행사 대니 올리바스(Danny Olivas)는 NASA가 열 차폐막이 제기하는 위험을 수용 가능한 수준으로 만들기에 충분한 작업을 수행했다고 반박했습니다.

아르테미스 2호 지휘관 리드 와이즈먼은 승무원들이 이 결정의 모든 측면을 따라왔으며, 모든 옵션을 고려하고 유인 우주 비행의 최선의 이익을 위해 결정을 내린 NASA의 개방성에 감사한다고 밝혔습니다. 이는 우주비행사들이 자신들의 생명이 걸린 결정에 직접 참여하고 있음을 보여주는 중요한 신호입니다.

기술적 혁신과 시스템 검증

아르테미스 2호는 단순히 달 주변을 비행하는 것 이상의 의미를 지닙니다. 이 임무는 미래의 달 착륙과 화성 탐사를 위한 핵심 기술들을 실제 환경에서 검증하는 중요한 기회입니다.

오리온 우주선은 최첨단 생명 유지 시스템을 갖추고 있습니다. 이 시스템은 승무원에게 산소를 공급하고, 이산화탄소를 제거하며, 온도와 습도를 조절하고, 식수를 제공합니다. 10일간의 임무 동안 이 모든 시스템이 완벽하게 작동하는지 확인하는 것은 미래의 장기 임무를 위해 필수적입니다.

통신 시스템도 중요한 검증 대상입니다. 지구로부터 40만 km 떨어진 곳에서도 안정적인 통신을 유지할 수 있어야 하며, 특히 달 뒷면을 통과할 때 통신이 두절되는 동안 자율적으로 운영될 수 있어야 합니다. NASA의 심우주 네트워크(Deep Space Network)는 이 임무를 통해 그 능력을 입증하게 됩니다.

방사선 방호도 핵심 과제입니다. 지구 자기권을 벗어난 심우주에서는 태양과 은하에서 오는 우주 방사선에 노출됩니다. 오리온은 승무원을 보호하기 위한 여러 층의 방사선 차폐를 갖추고 있으며, 임무 중 방사선 노출량을 측정하여 미래 임무를 위한 중요한 데이터를 수집할 것입니다.

역사적 의미와 미래 전망

아르테미스 2호는 단순한 시험 비행 이상의 의미를 지닙니다. 이는 2022년 무인 아르테미스 1호의 성공을 기반으로 하며, 심우주 임무에 필요한 광범위한 능력을 입증할 것입니다.

통신, 방사선 차폐, 생명 유지 시스템이 테스트, 모니터링되고 아폴로 시대 이후 처음으로 인간을 달에 착륙시킬 다음 임무인 아르테미스 3호를 앞두고 개선될 것입니다. 아르테미스 3호는 이르면 2028년에 달에 착륙할 예정이며, SpaceX 스타십 인간 착륙 시스템(HLS)을 타고 두 명의 우주비행사가 달 표면으로 하강할 것입니다.

이 임무는 달에 영구 기지를 건설하고, 달 원자로를 설치하며, 미래에 우주비행사를 화성에 보내는 능력을 향상시키는 주요 노력으로 이어질 것입니다. 아르테미스 프로그램의 궁극적인 목표는 달에 지속 가능한 인간 존재를 확립하고, 이를 화성과 그 너머로 가는 발판으로 삼는 것입니다.

아르테미스 2호는 국제 협력의 중요한 사례이기도 합니다. 캐나다 우주비행사 제러미 한센의 참여는 우주 탐사가 더 이상 한 국가의 노력이 아니라 전 세계의 공동 노력임을 상징합니다. 미래의 아르테미스 임무에는 유럽, 일본, 그리고 다른 파트너 국가들의 우주비행사들도 참여할 것으로 예상됩니다.

아르테미스 2호는 1972년 아폴로 17호 이후 처음으로 인간을 달 주변으로 보내는 역사적인 순간이 될 것이며, 인류의 심우주 탐사 능력을 재확립하는 중요한 이정표가 될 것입니다. 이 임무는 새로운 세대의 우주 탐사자들에게 영감을 주고, 인류가 다시 한 번 달을 넘어 더 먼 우주로 나아갈 수 있음을 증명하게 될 것입니다.

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