[우리나라의 우주 개발이 속도를 내고 있습니다. 올해 6월 한국 최초의 우주발사체 '누리호' 발사가 성공했고, 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]

"이 걸음은 한 인간에겐 작은 걸음이지만 인류 전체에겐 커다란 도약이다.(That's one small step for a man, one giant leap for mankind)" 1969년 7월 20일 20시 17분 40초, 미국 우주항공국 NASA 소속의 닐 암스트롱(Neil Alden Armstrong) 선장과 에드윈 올드린(Edwin "Buzz" Eugene Aldrin Jr.)은 유인우주선 아폴로 11호의 착륙선 '이글(Eagle)호'를 타고 달 표면의 '고요의 바다(Mare Tranquillitatis)'에 착륙하였다. 인류가 달에 처음으로 착륙한 순간이다. 그리고 몇 시간 후 인류 최초로 달에 첫발을 디딘 암스트롱은 이와 같은 말을 남겼다.

아폴로 11호 팀들은 앞서 7월 16일 08시 32분, 미국 플로리다주에 있는 케네디 우주센터에서 새턴 5호 로켓이 쏘아 올린 아폴로 11호에 실려 달 궤도까지 갔다. 그다음 '이글(Eagle)호'를 조종해 달에 착륙했다. 달 도착 6시간 뒤인 7월 21일 02시 39분, 암스트롱은 이글 호에서 내려오기 시작해 몇 분 후 인류 최초로 달에 첫발을 디뎠다.
19분 뒤 이글호 조종사인 올드린이 뒤따라 내렸다. 두 사람은 중력이 지구의 약 6분의 1인 달 표면을 약 2시간 30분 동안 걸어 다니며 임무를 수행했다. 달 표면을 걸어 다니며 성조기를 꽂고, 지진계를 비롯한 관측기를 설치하고, 샘플용 흙을 채취했다. 이 과정은 전 세계에 중계되어 '아폴로 신드롬(Apollo syndrome)'을 불러일으켰다. 사람들은 우주와 과학기술에 대한 꿈을 이야기하며 희망에 부풀었다. 그동안 사령선 모듈인 컬럼비아호에는 우주비행사 마이클 콜린스(Michael Collins)가 남아 달 궤도를 선회했다.
암스트롱과 올드린은 달 표면에서 모두 21시간 30분을 보낸 뒤, 이글호를 이륙시켜 사령선과 도킹했다. 세 사람은 7월 24일 태평양 해상에 착륙함으로써 지구로 귀환했다. 이들의 임무 수행 시간은 8일 3시간 18분 동안이었지만, 그들은 인류의 역사를 새로이 쓰는 감동과 족적을 남겼다.

달에 인간을 보내는 '아폴로 계획(Apollo Program, Project Apollo)'은 원래 냉전 경쟁국인 미국과 구소련의 자존심 대결에서 비롯했다. 경쟁은 1957년 10월 4일 구소련이 세계 최초의 인공위성 '스푸트니크(Sputnik) 1호'를 지구궤도에 쏘아 올리면서 시작됐다. 그리고 같은 해 11월 3일에는 스푸트니크 2호에 라이카 품종의 개를 실어 보내 생명체가 엄청난 압력을 견디고 지구궤도에 올라 무중력 환경에서 생존할 수 있음을 증명했다.
이에 미국은 '스푸트니크 충격(Sputnik shock, Sputnik crisis)'에 빠지게 되었다. 과학기술은 세계 최고라는 자부심이 무너진 건 물론, 소련의 대륙간탄도미사일(ICBM)이 인공위성처럼 우주 공간을 거쳐 미국까지 올 수 있다는 생각에 공포까지 느꼈다. 이를 만회하기 위해 미국은 1957년 12월 6일 '뱅가드(Vanguard) TV-3'을 발사했지만, 중간에 폭발했다. 이후 1958년 1월 31일, 인공위성 '익스플로러(Explorer) 1호'를 주노(Juno) 1호 로켓에 실어 발사하는 데 성공하게 된다. 그러나 이는 스푸트니크에 이은 세계에서 두 번째 위성이 될 수밖에 없었다.
당시 아이젠하워 미국 대통령은 혁신으로 역전을 노렸다. 우선 1958년 7월 29일, 우주항공 분야 장기계획을 위한 우주항공국 'NASA'를 창설했다. 미국은 우주항공 분야는 물론 과학기술 전반에 걸쳐 연구개발 투자를 대폭 늘렸으며, 정책과 행정도 대대적으로 개혁했다. 대학은 물론 중고교의 교육 과정에 수학 및 과학 과정을 강화했으며 전 세계에서 과학기술 인재를 초빙했다.

그러나 1961년 4월 12일, 소련은 또다시 유인우주선 '보스토크(Vostok) 1호'를 발사해 성공시킨다. 이제는 무인이 아닌 유인우주선을 띄움으로써 우주개발의 새로운 역사를 만들어 내었다. 보스토크에 탑승한 러시아의 우주비행사 유리 가가린(Yurii Gagarin)은 무중력 상태의 우주권에 돌입하여 1시간 48분 동안 지구 한 바퀴를 비행한 뒤 낙하산을 이용하여 지구에 무사히 착륙하였다. 그 결과 인류 역사상 최초의 우주비행사가 되었다. 당시 유리 가가린이 남긴 "우주는 매우 어두웠으나, 지구는 푸른빛이었다. 모든 것이 명확하게 보였다."라는 말은 미국인들에게 비수처럼 꽂혔다.
자존심을 크게 상한 미국은 막대한 인력과 예산을 투입하여 달에 인류를 보내는 '아폴로 계획(Apollo program)'을 세웠다. 그리고 이 계획을 수행하는데 1961년부터 1973년까지 12년간 254억 달러 예산을 투입하였다. 현재가치로 환산하면 1,500억 달러가 넘는데, 한화로 약 200조 원에 해당한다. 또, 34,000명의 NASA 내부 직원과 375,000명의 산업체 및 대학의 외부 직원이 투입되었다.

1962년 9월, 당시 미국의 대통령이던 John F 케네디는 NASA 기지가 있는 휴스턴에서 다음과 같은 연설을 남겼다.
"우리는 달에 가기로 결정하였습니다. 그것이 쉽기 때문이 아니라 어렵기 때문에 이렇게 결정한 것입니다.(We choose to go to the moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard) 이것은 우리의 모든 역량과 기술을 한데 모아 가늠해보는 일이 될 것입니다. 이 도전이야말로 우리가 하고자 하는 것이며, 더이상 미룰수 없는 것이고, 우리의 승리가 될 것이기 때문입니다."

미국은 드디어 1969년 달에 인류의 첫 발자국을 남긴다. 결과적으로 우주개발 분야에서 미국이 승리를 거두게 되었다. 그러나 아폴로 계획의 성공적 추진에는 많은 희생과 고난이 수반되었다. 1967년에는 지상 훈련 중이던 아폴로 1호가 화재로 인해 사령선이 전소되고 세 명의 우주비행사가 사망하는 사고가 발생하였다.
NASA는 이런 어려움을 극복하면서 아폴로 4~6호는 무인비행으로, 7~10호는 유인 비행으로 인간을 달에 보내는 기술을 발전시켜 나갔다. 이후 1969년 마침내 아폴로 11호가 성공적으로 달에 착륙하게 되었다. 그러나 1970년에도 달로 가고 있던 아폴로 13호가 장비 고장으로 달 궤도만을 선회하고는 간신히 지구로 귀환했다.

NASA는 마지막 유인 비행인 1972년의 아폴로 17호까지 여섯 차례에 걸쳐 모두 12명의 인류를 달에 보내는 데 성공했다. 이들은 달의 월석을 채취하고 골프를 치는 퍼포먼스를 보이는 등 다양한 일을 한 뒤 지구로 귀환했다. 과학적 성과 또한 컸다. 385kg의 흙과 돌멩이를 직접 채취해왔고, 달에 설치한 지진계를 통해 달의 내부 구조가 지구와 유사하다는 점을 파악했다. 또 아폴로 11호, 14호, 15호는 달에 3개의 레이저 반사경을 설치하였다. 그 결과 달과 지구의 거리 및 달의 궤도를 보다 정확히 알아낼 수 있었으며, 자기장과 태양풍에 대한 원인분석도 용이해지게 되었다.
아울러 흙과 암석의 분석을 통해 달에 매장되어 있는 자원이나 달의 생성연도 등을 추정할 수 있었다. 물이 존재하는 사실도 알아냈다. 2009년 11월 NASA는 달 뒷면에 상당한 양의 물이 있다고 발표했다. 물론 예상되는 물의 상당량은 크레이터(crater) 사이에 얼음 형태로 되어있다.
생성 당시에 물이 있었을 가능성도 있지만, 햇빛이 들지 않는 영구 그림자 지역에서 수억 년 동안 축적되었을 가능성이 크다고 한다. 물을 바로 꺼내 쓸 수 있을 정도지만 수은 함량이 높아서 처리 과정이 필요하다. 다만, 과학자들은 흙에서 생명체 반응이 나오길 기대했지만, 박테리아조차 발견되지 않았다고 한다.

그러나 미국은 1972년 무인 비행인 아폴로 18호를 끝으로 달 탐사를 끝낸다. 달 착륙 선점을 두고 경쟁했던 미국과 구소련의 냉전이 종료되고, 또 막대한 비용을 투입한 데 비해 성과는 그다지 크지 않았기 때문이다. 여기에 달 착륙 성공으로 달에 대해 사람들이 지니고 있던 신비감도 줄어들었다.
그런데 50여 년이 지난 뒤 미국을 위시해 주요국들은 다시 달과 우주개발에 대한 관심이 불붙고 있다. 마치 '제2의 우주전쟁'이 시작된 것 같다. 그 불씨를 중국이 당겼다. 냉전의 시대 기술력과 최초의 우주인 등으로 미국을 자극했던 구소련처럼 중국이 G2의 위상에 걸맞게 달 착륙 등 우주패권에 도전하고 있다.

중국은 2007년 달 탐사선 '창어(嫦娥) 1호'를 발사한 후, 2013년 12월에는 '창어 3호'가 탐사 로봇 옥토끼(玉?)를 싣고 달 표면에 성공적으로 착륙하였다. 이후 2019년 1월에는 무인 달 탐사선 '창어 4호'를 쏘아 올려 인류 최초로 달 뒷면 착륙에 성공했다. 이는 항공우주 기술력이 가장 앞선 것으로 평가받는 미국과 러시아도 못한 일을 먼저 해낸 것이다. 달 앞면엔 미국의 성조기가, 뒷면엔 중국의 오성홍기가 꽂히는 상징적인 사건이었다. 2020년 12월에는 또다시 '창어 5호'가 달 표면 샘플을 싣고 지구로 귀환하는 데 성공하였다. 나아가 중국은 2030년까지는 유인우주선도 달에 보낼 계획을 세워두고 있다.

이에 자극받은 미국은 우주인을 다시 달에 착륙시키는 '아르테미스 계획(Artemis program)'을 2017년 발표하였다. 계획의 이름은 아폴로 계획에 맞춰 그리스 신화에 등장하는 아폴로의 쌍둥이 누이이자 달의 여신인 아르테미스의 이름에서 따왔다. 이 계획에 따르면 남녀 2명의 우주비행사가 참여할 예정이며, 달 체류 기간은 6일 반으로 예정되어 있다. 이는 약 3일간 달에 체류한 아폴로 계획의 2배 이상의 기간이다. 달 체류기간 동안 2명의 우주비행사는 최대 4회에 걸쳐 탐사를 시행하여, 과학적 지표 분석 및 얼음 등의 샘플을 채취할 예정이다.

이의 첫 단계로 2022년 11월경 사람이 탑승하지 않는 아르테미스 1호 임무를 수행하게 된다. 아르테미스 1호는 우주발사체와 유인 캡슐이 달을 오가는 데 문제가 없는지 점검할 예정이다. 이를 위해 아르테미스 1호 우주선 오리온에 사람 대신 우주복을 입은 마네킹 세 개가 실린다. 오리온은 42일간 달 궤도 진입· 체류를 한 뒤 지구로 귀환할 예정이다.
아울러 우주비행사가 탑승하는 유인 비행 아르테미스 2호는 2024년, 여성과 유색인종 우주비행사가 달의 남극에 착륙하는 아르테미스 3호는 2025년 이후로 예정돼 있다. 달 착륙 이후에는 상주기지를 지어, 먼 우주로 나아가기 위한 터미널과 핵융합 발전의 원료인 헬륨3(3He) 등을 캐낼 수 있는 자원 채굴장으로 활용할 복안을 지니고 있다.

그런데 이 아르테미스 계획은 1969년의 아폴로 계획과는 몇 가지 점에서 커다란 차이를 보인다. 우선 무엇보다 이번 계획의 최종 목표는 달에 인류를 머무를 수 있게 한다는 점이다. 즉 달의 남극 지역에 인류가 정착할 수 있는 기지를 건설하려는 계획이 포함되어 있다. 둘째, 아폴로 계획과 달리 유럽, 러시아, 일본, 캐나다, 호주 우주국 등이 공동으로 참여한다는 점이다. 우리나라도 2021년 5월, 협정에 서명함으로써 아르테미스 계획에 동참할 수 있는 10번째 국가가 되었다. 셋째, 첫 유인 달 탐사 우주인으로 여성을 보내기로 했다는 점이다.

넷째, 민간 우주기업의 참여를 통해 진행된다는 점이다. 이의 일환으로 NASA는 달착륙선 개발업체로 블루 오리진(Blue Origin), 스페이스X, 다이네틱스(Dynetics) 3개사를 후보 업체로 선정했다가, 2021년 4월 스페이스X를 최종 선정하였다. 그러나 이에 반발한 아마존의 제프 베조스 회장은 불복소송을 제기함과 동시에, 자신이 소유한 블루 오리진과 계약 시 NASA에 20억 달러를 제공하겠다며 달 탐사계획에 적극적인 의지를 보이기도 했다. 이러한 우여곡절과 진통을 겪은 NASA는 2022년 3월, 달착륙선 개발기업을 스페이스X 이외에도 추가로 더 선정하겠다며 방침을 수정해서 발표하였다.

다섯째, 이번 계획은 달의 정복이 최종목적이 아니라는 점이다. 아폴로 프로젝트가 인류를 달에 보내는 데 초점을 맞췄다면 아르테미스는 달에 기지를 세우고 자원을 채굴하는 등 인류가 상주하는 것을 목표로 한다. 2025~6년경 달에 도착한 우주비행사들은 장기 체류하면서 달 개척과 더불어 각종 연구를 수행하게 된다. 이처럼 미국이 달을 개발하려는 이유는 여기서 얻는 자원을 토대로 화성 등 지구에서 멀리 떨어진 심(深)우주 탐사(deep space missions)에 나서기 위해서다. 이의 일환으로 미국은 달 기지를 베이스캠프 삼아 2030년 화성 유인탐사에 나설 계획을 세워두고 있다.

한편, 우리나라도 2022년 8월, 스페이스X의 팰컨 9 로켓으로 무인 달 탐사선(KPLO, Korea Pathfinder Lunar Orbiter)인 '다누리'호를 발사했다. 한국형 달 궤도선인 '다누리'가 목표대로 항행할 경우 12월 중순 달에 근접하며 12월 말쯤에는 달 상공 100㎞ 원궤도에 안착할 전망이다. 이후 2023년 1월부터 1년간 달 궤도를 하루에 12바퀴 돌며 각종 과학임무를 수행할 예정이다. 과학임무 중에는 달 극지방에서 물의 존재를 찾고, 2030년대 한국이 목표하는 달 착륙지 후보 탐색이 포함된다. 또 우주인터넷 통신 시험, 달 뒷면의 입자 분석 등 세계 최초 임무도 수행한다.
이는 우리나라 최초의 지구 밖 탐사로, 우리나라 우주개발 영역이 정지궤도 위성이 있는 지구 상공 3만 6,000㎞에서 달까지 38만㎞로 확장되는 의미가 있다. 나아가 2031년경에는 달착륙을 목표로 하고 있다.