By ABIGAIL BEALL, WIRED UK

닐 암스트롱이 달에 상징적인 발자국을 처음 남기고 55년 후인 2024년, 최초로 여성 비행사가 달의 표면에 발을 들일 예정이다. 그리스 신화 속 여신의 이름에서 유래된 나사의 새로운 탐사 미션인 아르테미스 미션 수행 과정에는 새로운 우주복 제작, 우주선 건설, 세계에서 가장 강력한 로켓 발사 등이 포함됐다. 첫 번째 탐사 미션인 무인 탐사선 아르테미스 I은 2021년에 발사돼, 달 인근을 통과하는 임무를 완료할 계획이다. 2023년이면 유인 탐사선 아르테미스 II가 발사돼, 이듬해 아르테미스 III이 발사되기 전까지 달 인근을 통과하는 임무를 완료할 것이다. 2024년에는 남성 우주비행사와 여성 우주비행사가 한 명씩 아르테미스 III에 탑승해, 달의 표면에 착륙할 것이다.

우주선이 달 탐사 준비를 마쳤음을 확인하는 과정은 몇 개월간의 테스트가 포함된 매우 긴 과정이다. 테스트 대부분은 2019년 말과 2020년 초, 미국 오하이오에 있는 나사 플럼브룩기지에서 완료됐다. 나사 글렌리서치센터의 탐사 시스템부 총괄인 니콜 스미스(Nicole Smith)는 “우주선의 모든 시스템이 우주의 극한의 환경에서도 작동한다는 점을 확인해야 한다”라고 말했다.
 
2019년 11월, 아르테미스 I 미션에 사용될 오리온 우주선은 플로리다에서 오하이오 맨스필드 람 공항에 착륙한 후, 플럼브룩기지에 도착했다. 탑승 모듈과 서비스 모듈은 길이 43.8m에 최대 중량이 20t 이상인 비행기 나사의 ‘슈퍼구피(Super Guppy)’로 이동한다. 슈퍼구피는 국제우주정거장(ISS)의 부품을 운반하는 데 사용된다. 1965년, 나사가 우주 전쟁 당시 대형 로켓 부품을 운반하고자 했을 때, 그리고 보트로 이동할 때보다 더 빨리 이동할 필요가 있었을 때 처음 사용됐다.

오하이오주에 도착한 후, 슈퍼구피의 전방부가 열려 우주선을 화물칸으로 옮긴다. 전체 무게가 25t인 탑승 모듈과 서비스 모듈은 지금까지 슈퍼구피가 운반한 화물 중 무게가 가장 많이 나간다. 나사는 25t에 달하는 무게를 견딜 수 있도록 슈퍼구피를 정비해야 했다. 2014년에 비행 준비를 시작했으며, 수평 트랜스포터 고정 장치를 만들고 우주선이 잘 맞도록 슈퍼구피 내부를 개조하는 작업이 포함됐다. 지금까지 오리온 우주선 4척이 제작됐다. 그러나 나사는 향후 아르테미스 미션을 위해 우주선 최대 12척 제작 주문을 할 예정이다.

오리온 우주선은 오하이오 공항에서 나사 플럼브룩기지까지 총 66km를 이동하여 운반됐다. 플럼브룩기지에 도착한 후, 4개월간 우주환경단지(SEC)에서 테스트하게 된다. SEC 시설은 세계에서 가장 큰 진공실이 있다. 우주 환경을 시뮬레이션하기 위해 활용되는 공간이다. 우주전력시설(SPF)이라는 이름으로 알려진 진공실의 넓이는 총 2만 2,653㎡이며, 0.000004토르의 압력이 도달한다. 760토르인 일반 대기 압력과 비교했을 때, SPF의 압력은 우주선이 실제 상황을 경험하지 않고, 우주 진공상태에 가장 근접할 수 있는 조건이다.

진공실은 천장이 돔 형태로 이루어진 원통형 구조이며, 지름 30.5m, 높이 37.2m인 알루미늄 벽면이 있다. 오리온 우주선 1차 실험은 열 진공 시험(thermal vacuum tests)이었다. 질소를 주입해 공기를 모두 제거한 뒤 기온이 극도로 높은 환경과 기온이 극도로 낮은 환경에 우주선을 노출했다. 그다음으로 전자기 실험을 진행했다. 전파를 이용해 오리온 우주선 시스템이 서로 간섭하지 않는다는 사실을 확인했다. 각 우주선 키트의 비트가 자체 전자기장을 생성해, 외부 전파원이 장비에 영향을 주지 않는다는 점을 확인했기 때문이다.

열 진공 시험에는 새장처럼 생긴 구조로 이루어진 열 유속 시스템(Heat Flux System)이 사용된다. 스미스 총괄은 “열 유속 시스템 새장 구조에 있는 막대는 수많은 테스트를 실행할 수 있도록 하는 히터 바이다”라고 설명했다. 막대는 우주선의 다른 영역에 별도로 열을 전달한다. 태양을 향하거나 태양에서 멀어지는 이동 과정을 시뮬레이션하기 위한 용도이다. 오리온 우주선은 총 47일간 진공실 내부에서 영하 156°C의 기온과 영상 149°C 기온을 버텨낸다. 우주에서 견뎌야 하는 정확한 극한의 기온은 아니지만, 매우 유사한 조건이다.

2018년, SEC의 반사 음향 시험 시설(Reverberant Acoustic Test Facility에 오리온 탑승 모듈 테스트 버전이 등장했다. 규모가 큰 반시 음향 시험 시설에서 오리온 우주선은 발사 및 상승 과정에서 듣게 되는 것과 비슷한 크기의 소음에 노출됐다. 반사 음향 시험 시설은 두께 1.8m의 콘크리트 벽면으로 구성됐다. 최대한 시끄러운 소리를 생성하도록 설계됐으며, 총 2,860 m3의 시설 안에서 163dB의 소음을 만든다. 각종 테스트가 진행될 때, 테스트 시설은 소음 흡수를 최소화하기 위해 질소로 가득 차 있다.

반사 음향 시험 시설의 벽면에는 각각 다른 주파수를 생성할 수 있는 다양한 크기의 경음기 36개가 있다. 금속 경음기는 유압식이며, 흰색 경음기는 전기로 전력을 공급받는다. 아르테미스 I의 탑승 모듈이 미션을 마치고 바다로 추락하면, 오하이오의 테스트 시설로 다시 회수해 추가 음향 테스트를 실시할 계획이다. 스미스 총괄은 “아르테미스 I을 물 밖으로 밀어내고 약간 수리한 뒤 정화할 것이다. 그리고 약 2년 후면 오하이오 시설로 회수될 것이다”라고 설명했다. 나사는 아르테미스 II를 시작으로 대다수 탐사에 사용된 탐사 모듈을 최소 한 번 재활용하고자 한다.

4개월간의 테스트 후, 오리온 우주선 가동이 중단된다. 그리고, 플로리다의 케네디우주센터로 다시 돌아가 최종 과정을 거치고, 2021년에 발사될 준비를 한다. 아르테미스 I 미션이 진행되는 동안 오리온 우주선은 3주간 우주로 발사돼, 달 인근을 통과한 후 달의 궤도에 진입한다. 그리고, 지구로 돌아와 태평양으로 떨어질 예정이다. 오리온 우주선은 우주를 탐사하는 동안 달을 연구할 초소형 위성인 큐브셋(cubesat) 13개를 배치할 것이다. 이는 여성이 최초로 달의 표면에 도달하기 전 거치는 첫 번째 과정이다.

** 위 기사는 와이어드UK(WIRED.co.uk)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
Behind the scenes on Artemis, Nasa’s next Moon mission