[우리나라의 우주 개발이 속도를 내고 있습니다. 올해 6월 한국 최초의 우주발사체 '누리호' 발사가 성공했고, 지난 8월 쏘아올린 달 궤도선 '다누리호'는 우주에서 영상과 사진, 문자를 보내오고 있습니다. 우주에 관한 높아진 관심과 호기심을 풀어주기 위해 경제관료 출신 이철환씨가 최근 출간한 <우주패권의 시대,4차원의 우주이야기>중 일부를 저자와 협의해 칼럼 형식으로 게재합니다]

미국 항공우주국 나사(NASA)는 미국의 우주개발에 대한 모든 일을 수행하고 있는 국가기관이다. 공식 이름은 National Aeronautics & Space Administration이며, 통상 NASA로 부른다. 우주선을 만들어 발사하고 우주선이 보내온 데이터를 분석하는 일을 하며, 또 우주비행사들을 키우고 우주를 관측하는 임무를 맡고 있다.

NASA의 본부는 수도인 워싱턴에 있다. 본부 기관으로는 장비 개발을 담당하는 항공우주기술부, 우주와 태양계 및 지구의 기원· 구조· 진화를 다루는 우주과학 및 응용부, 유인· 무인 우주수송과 우주왕복선 관련 사항을 다루는 우주비행부, 추적과 자료 수집을 담당하는 우주추적 및 자료부, 유인 우주정거장 건설에 관한 장기계획을 관리하는 우주정거장부 등의 부서가 있다. 현재 국장은 우주인이자 정치인인 빌 넬슨(Bill Nelson) 전 상원의원이다.
이외에도 NASA는 미국 곳곳에 연구소, 비행장 등 17개 시설이 있고, 세계 각국에 40여 개의 관측소도 갖고 있다. 이중 모든 유인 우주계획을 총괄하는 본부이자 우주인들의 훈련소인 텍사스주 휴스턴(Houston)에 위치한 '존슨 우주센터 (Lyndon B. Johnson Space Center)', 아폴로 계획을 포함하여 우주왕복선 등 다양한 로켓을 쏘아 올린 플로리다주 케이프 커내버럴(Cape Canaveral)의 '케네디 우주센터 (John F. Kennedy Space Center)' 등은 특히 잘 알려져 있다.

NASA의 탄생에는 소련의 우주개발이 큰 영향을 끼쳤다. 1957년 러시아가 인류 최초로 인공위성 '스푸트니크(Sputnik) 1호'를 발사하자 미국의 자존심은 크게 금이 갔다. 단지 자존심만의 문제가 아니라 미국으로서는 재앙 어린 뉴스였다. 우주로 인공위성을 쏘아 올릴 정도의 로켓이라면 핵폭탄을 싣고 미국 땅으로 날아올 수도 있기 때문이었다. 이에 당시 대통령이던 아이젠하워는 1958년에 서둘러 NASA를 설립했다.
이후 미국은 러시아와의 우주경쟁에서 이기기 위하여 무제한의 예산과 인력을 퍼부었다. 한때 NASA의 예산은 미국 연방 예산의 4% 이상을 차지했다. 특히 아폴로 계획 같은 유인 달 탐사계획의 경우 소련보다 먼저 달성해야 한다는 강박관념을 가진 존 F. 케네디 대통령에 의해 가능했다고 해도 과언이 아니다. 그러나 우주개발 경쟁자이던 구소련이 망한 이후에는 자금지원이 많이 줄어들면서 활약상과 기능이 다소 줄어들고 있다.

창설 후 NASA가 최초로 시행한 것은 유인 우주비행 계획이었는데, 냉전 중인 소련과의 치열한 우주개발 경쟁의 일환이었다. 1958년에 개시된 머큐리 계획은 원래 인간이 우주공간에서 생존할 수 있는가와 같은 기초적인 문제를 조사하는 것부터 시작되었다. 머큐리 계획의 종료 후, 달 비행의 연습 과정이라고 할 수 있는 제미니 계획이 시작되었다. 계속되는 9회의 유인 비행으로 장기간의 우주 체류나 다른 위성과의 랑데부와 도킹이 가능한 것이 증명되었고, 무중력이 인체에 미치는 의학적 자료도 축적되었다.

이후 추진된 '아폴로 계획(Apollo program)'은 인간을 달 표면에 착륙시키는 한편, 안전하게 지구로 귀환시키는 것을 목적으로 구상되었다. 그렇지만 아폴로 1호에서는 지상에서의 훈련 중에 화재 사고가 발생해 비행사 3명이 희생되었다. 이로 인해 아폴로 우주선은 인간을 탑승시키기 전에 몇 차례의 무인 시험비행을 시행하는 것이 불가피하게 되었다.
마침내 1969년 7월 20일, 아폴로 11호가 달 표면에 착륙했다. 그리고 닐 암스트롱과 버즈 올드린 비행사가 지구의 생명체 최초로 지구 이외의 천체에 발자국을 남겼다. 그러나 또다시 아폴로 13호에서는 비행하는 도중에 우주선의 산소 탱크가 폭발하는 사고가 발생하였다. 다행히 3명의 비행사는 무사히 지구로 귀환하는 것에 성공했다.
1972년 아폴로 17호를 끝으로 더이상 인류는 달에 가지 않았다. 아폴로 계획에서는 합계 6회의 월면 착륙을 함으로써 귀중한 과학적 데이터와 400kg 가까운 월석을 가지고 돌아왔다. 또 지질학, 유성체, 지진학, 전열, 레이저 광선을 사용한 지구와 달 사이의 정확한 거리 측정, 자기장, 태양풍 등 다수의 과학적 실험을 이행하였다.

미국은 아폴로 프로그램이 끝난 뒤 우주개발 계획의 방향을 선회하였다. 이는 구소련에 앞서 달에 우주인을 보내야 한다는 확고한 목표가 사라진 데다 막대한 소요자금을 감당하기 어려웠기 때문이다. 이런 상황에서 NASA의 차세대 유인 우주비행 계획이 태어났다. 바로 우주왕복선 프로그램이다.
그러나 우주왕복선 프로젝트는 발사에 들어가는 비용이 처음 예상보다 훨씬 많이 들었고, 발사가 일상화되자 관심도 시들해졌다. 더욱이 1986년의 챌린저(Challenger) 사고와 2003년의 컬럼비아(Columbia) 사고로 우주비행에 따르는 위험성을 재인식하게 되었다. 마침내 2011년 7월 아틀란티스(Atlantis)의 마지막 임무를 끝으로 우주왕복선은 그 일생을 마쳤다. 이에 따라 NASA는 국제우주정거장(ISS, International Space Station) 프로젝트 추진으로 방향을 전환하고, 유럽 및 러시아 등과의 협력을 강화해 나가고 있다.

2004년, 미국 부시 행정부는 2020년까지 인간을 다시 달에 보낸다는 '컨스텔레이션 계획(Constellation program)'을 발표하였다. 이는 21세기 상반기 안에 국제우주정거장과 달을 거쳐 최종적으로 화성과 그 너머까지 유인 탐사를 진행하려는 거대한 계획이었다.
그러나 오바마 행정부에서는 막대한 비용문제를 들어 이 계획을 전면 취소하였다. 이에 NASA는 '오리온(Orion)'이라는 새로운 유인탐사선으로 달에 다시 가려던 계획을 2010년 백지화시켰다. 하지만 오리온 우주선 자체는 퇴역한 우주왕복선을 대체하는 차세대 유인우주선으로 활용하기 위해 계속 개발되는 중이다. 2022년부터 추진되는 아르테미스 계획에도 활용될 예정이다.
그러던 중 트럼프 행정부 들어서는 또다시 달 탐사계획이 복구되면서 계속 진행되고 있다. 즉 아폴로 17호 이후 50여 년 만에 다시 달에 인간을 보내는 '아르테미스 계획(Artemis program)'을 발표하였다. 이는 물론 달 탐사가 궁극적인 목적이 아니라, 달 탐사에서 축적한 자료와 경험을 바탕으로 화성과 더 큰 우주의 세계로 나아간다는 원대한 계획이다. 아울러 민간 우주기업들의 적극적인 동참을 바탕으로 추진해 나갈 예정이다.

한편, NASA는 여러 사업에 대학과 일반 기업의 참여를 유도하고 있다. 미국은 2011년 우주왕복선이 퇴역한 이후 러시아의 소유즈(Soyuz) 우주선을 통해서 국제우주정거장에 우주비행사들을 수송해 왔다. 이는 자국의 우주비행사들을 수송하는데 다른 나라의 힘을 빌린다는 의미를 지니고 있었다. 여기에다 의회의 예산 삭감으로 인해 유인우주선 개발에 더이상 힘을 쏟기 힘들어지고 있었다.
이에 NASA는 자신이 직접 유인우주선을 개발하는 기존의 방식에서 탈피해 민간기업들이 주도적으로 우주개발을 해나가도록 유도하는 방식을 도입하기에 이른다. 이에 따라 NASA는 우주개발 과정 중 가장 많은 돈이 투입되는 발사체 분야를 민간에 넘겨 로켓 개발비용을 크게 줄일 수 있게 되었다. 그 덕분에 NASA는 본래의 설립 목적인 우주탐사 및 연구에 집중할 수 있게 되었다. 아울러 민간기업의 참여를 통해 우주산업 생태계를 넓힌다는 목적 또한 달성할 수 있게 될 것이다.

사업자로 선정된 민간기업은 NASA의 자금을 받아 로켓을 개발하고, 이 기술력을 바탕으로 우주여행 등 다른 사업 분야를 개척할 수 있게 되었다. 이러한 구상은 실제로 효과를 나타내었다. 우선 민간기업체들은 로켓을 회수해 재활용하는 방식으로 운송서비스 사업의 비용효과를 달성했으며, 우주산업과 시장을 형성해 나갔다. 아울러 NASA는 러시아의 도움을 탈피하고 재정문제도 해소할 수 있게 되었다. 다시 말해 정부로부터 투자의뢰를 받은 민간기업이 상품과 서비스를 내놓고, 이를 다시 정부가 구매하는 생태계를 갖춘 '뉴 스페이스(New Space)' 시대가 열리게 된 것이다.

민간기업의 참여방법은 국제우주정거장으로 승무원과 화물을 실어 나르는 프로젝트로 구체화되고 있다. 이중 상업 궤도 수송 사업(COTS, Commercial Orbital Transportation Services)은 미국 측의 우주정거장 보급 시스템을 민영화한 일종의 택배사업이다. 동 사업은 일찍부터 스페이스X의 '드래건(Dragon)', 오비탈(Orbital)의 '시그너스(Cygnus)' 등이 국제우주정거장으로의 화물 운송을 성공시키면서 결실을 보았다.
그러나 상업 승무원 수송 프로그램(CCP, Commercial Crew Program)은 상대적으로 지지부진하였다. NASA는 국제우주정거장으로 우주비행사를 실어나르는 자국의 우주왕복선을 개발하는 미션을 달성하기 위해 2014년 보잉(Boeing)의 'CST-100 스타라이너(Starliner)'와 스페이스X의 '크루 드래건(Crew Dragon)' 두 민간업체를 선정하였다. 그러던 중 스페이스X가 지난 2020년 5월, 그 임무를 먼저 달성하였다.

현재 NASA에서 진행되고 있는 주요 프로젝트는 아르테미스와 루나 게이트웨이, 케플러 계획 등이 있다. 아울러 1977년 발사한 탐사선 보이저 미션도 아직 계속 진행 중이다. '아르테미스(Artemis program)'는 아폴로 이후 중단되었던 달 유인탐사를 재가동하는 계획이다. 이에 따르면 2025~6년경 달에 도착한 우주비행사들이 장기 체류하면서 달 개척과 더불어 각종 연구를 수행하게 된다. 이 계획에는 한국계 조니 김(Jonathan Yong Kim) 미국 해군대위가 우주비행사로 참여하여 달 표면을 거닐 예정이다.
아르테미스 계획과 연계되어 추진 중인 '루나 게이트웨이(Lunar Gateway)'는 미국이 유럽· 러시아· 일본 등과 공동으로 건설할 달 궤도에 위치한 우주정거장으로, 우리나라 또한 프로젝트 참여를 위해 협상을 진행 중이다. 또 '케플러 계획(Kepler program)'의 미션은 지구와 유사한 환경을 가진 제2의 지구 행성을 찾는 것이다. 동시에 태양계가 속한 우리 은하의 다양한 별을 조사함으로써 행성의 구조와 다양성을 탐구한다는 목적도 있다. 다만, 그동안 미션의 주 역할을 담당해오던 케플러(Kepler) 망원경이 2018년부터는 테스(TESS) 망원경으로 대체되었다.

NASA는 앞으로 화성과 지구궤도 너머의 우주개발에 전력을 다할 예정이다. 물론 토성, 목성 등 태양계의 다른 행성이나 혜성과 소행성에 대한 탐험도 계획하고 있다. 이에 따라 지구권 및 달 탐사의 경우 NASA보다는 민간 우주기업들에게 무게가 실려진다. 사실 NASA는 2000년대 이후부터는 화성 탐사에 힘을 기울여 왔다. 그동안의 화성 탐사 결과에 따르면, 오래전에는 물이 있었고 지금도 극지방에는 얼음이 쌓여 있다는 사실이 밝혀졌다. NASA가 달에 기지를 세울 방법을 찾고 있는 것 또한 그곳을 화성 개발의 근거지로 삼기 위해서다.

차세대 대형 우주발사체인 'SLS(Space Launch System)' 개발에도 박차를 가하고 있다. NASA는 지구권 및 달 탐사 임무를 민간에 이양하면서, 지구궤도 너머로 우주선을 보낼 SLS 개발에 진력할 수 있게 되었다. 그 결과 NASA는 2014년 개발에 착수해 230억 달러를 들여 높이 98.1m, 무게 2,600t의 우주로켓을 완성했다. 인류 역사상 최강의 발사체로, 추력이 4,000t에 달한다. 아폴로 탐사선을 보낸 '새턴 5'보다 높이는 12m 낮지만, 추력은 15% 더 강해졌다. 우선 당장 2022년 11월 예정된 아르테미스 1호의 우주선 '오리온(Orion)' 발사에 SLS 발사체가 활용된다. 향후 인류를 화성으로 실어 나를 우주선을 발사하는 데도 활용할 것으로 예상된다.

NASA는 1980년대까지는 막대한 정부 예산지원을 받으며 우주기술 개발과 우주탐사의 선도에 커다란 활약을 했었다. 그러나 우주개발의 경쟁자이던 구소련이 망한 이후부터는 그 위상과 역할이 많이 축소되고 있다. 우선 당장 자금지원이 많이 줄어들어 힘들어하고 있다. NASA가 자랑하던 세계적 연구 시설의 상당수도 운영비가 없어서 다른 정부 기관이나 민간에 넘어가 버렸다.
또 우수 인재들이 NASA를 기피하고 있는 현실도 큰 문제이다. 이는 보수와 연구비가 민간 연구기관보다 상대적으로 작은데다가, 조직운영도 경직적인 점 등에 기인한다. 하지만 여전히 민간이 감당키 어려운 중요한 전략기술과 대형 우주개발 프로젝트는 NASA가 직접 수행해나갈 예정이다. 따라서 NASA는 앞으로도 민간 우주기업들과 협력과 경쟁을 하는 가운데 우주탐사 및 개발 임무를 수행해나갈 것으로 보인다.