NASA Still Has a Lot of Work to Do to Return to the Moon
Even if Artemis II succeeds, significant challenges threaten Artemis III
Artemis, depending on whom you ask, is NASA’s bid to reclaim its heritage, to resume the business of human exploration, to take astronauts to the moon and beyond and win what’s been billed by some U.S. politicians as the “new space race” with China. Artemis II, the project’s first circumlunar test mission with a crew, is now preparing for launch, perhaps in March. If it succeeds, and if NASA can deliver on an 18 December executive order from the Trump administration, Artemis astronauts will land near the moon’s south pole by 2028 and start building a lunar outpost by 2030, steps to “ensuring American space superiority.”
https://spectrum.ieee.org/nasa-artemis-blue-origin-spacex
아르테미스 2호가 성공하더라도,
아르테미스 3호는 상당한 난관에 직면해 있습니다.
누구에게 묻느냐에 따라 다르겠지만, 아르테미스 프로젝트 는 NASA가 과거의 유산을 되찾고, 인류 우주 탐사 사업을 재개하며 , 우주비행사를 달 과 그 너머로 보내고, 일부 미국 정치인들이 "새로운 우주 경쟁"이라고 부르는 중국 과의 경쟁에서 승리하기 위한 시도입니다 . 유인 달 궤도 시험 임무인 아르테미스 2호 는 현재 발사 준비 중이며, 아마도 3월에 발사될 예정입니다. 만약 이 임무가 성공하고 NASA가 트럼프 행정부 의 12월 18일 행정 명령을 이행할 수 있다면 , 아르테미스 우주비행사들은 2028년까지 달 남극 근처에 착륙 하고 2030년까지 달 기지 건설을 시작하여 "미국의 우주 패권 확보"를 위한 발걸음을 내딛게 될 것입니다.
하지만 미국 우주계에는 상황이 신속하게 바뀌지 않으면 이미 경쟁에서 패배한 것이나 다름없다고 경고하는 영향력 있는 목소리들이 있습니다.
"우리는 중국이 하는 일을 통제할 수 없습니다." 마이클 그리핀은 지난해 12월 의회 증언에서 이렇게 말했습니다 . 그는 2005년부터 2009년까지 NASA 국장을 역임했으며, 당시 NASA는 현재 아르테미스 계획의 전신인 우주 탐사 장비 조립을 시작했습니다 . "우리가 통제할 수 있는 것은 우리가 하는 일뿐입니다. 이러한 노력들을 놓고 보면, 평범한 수준이 오히려 나아질 것이라고 말할 수밖에 없습니다."
짐 브라이든스타인은 지난 9월 증언에서 “미국 우주비행사를 달에 착륙시키기 위해 우리가 개발한 구조를 보십시오.” 라고 말했습니다 . 그는 아르테미스 계획이 미국의 새로운 달 탐사 사업으로 선정된 2018년부터 2021년까지 NASA 국장을 역임했습니다. “그것은 엄청나게 복잡합니다.”
다른 NASA 베테랑들도 같은 우려를 표명했습니다. 그들은 아르테미스 프로젝트가 오랫동안 지연된 우주 발사 시스템 로켓, 오리온 유인 캡슐, 그리고 가장 중요한 것은 검증되지 않은 두 대의 경쟁적인 달 착륙선 때문에 복잡하고 우물쭈물하는 의사 결정 과정으로 인해 어려움을 겪고 있다고 말합니다. 그들은 이 프로젝트가 더 나은 조직 체계, 어쩌면 새로운 착륙선까지도 필요로 한다고 주장합니다.
한편, 중국 우주 프로그램은 2030년 이라는 목표까지 달 착륙을 달성할 수 있을 것이라고 주장하고 있습니다 . 서방의 시각에서 중국은 기술력이나 자원이 우월한 것은 아니지만, 장기적인 목표를 설정 하고 이를 꾸준히 실천하는 데 더 뛰어난 모습을 보여왔습니다.
"만약 우리가 이렇게 하지 않는다면, 단순히 '아, 중국이 달 에 먼저 갔으니 안됐네' 하는 문제가 아닙니다."라고 NASA에서 그리핀과 함께 일했던 리사 포터는 말합니다. (두 사람은 현재 경영, 과학 및 기술 컨설팅 회사인 LogiQ 의 공동 사장입니다 .) "이제 중국이 미래의 기준을 정하게 될 것입니다."
아르테미스 계획은 우주왕복선 컬럼비아호 참사 의 잔해 속에서 탄생했습니다 . 2003년 컬럼비아호가 대기권 재진입 중 폭발한 후, 조지 W. 부시 대통령은 " 우주 탐사에 대한 비전 "을 제시했습니다.
다시 말해, NASA의 현재 달 탐사 계획은 20년 간의 노력 끝에 마침내 우주비행사를 발사하게 되었습니다. 2005년, 그리핀이 책임자로 있던 당시 NASA는 컨스텔레이션( Constellation )이라는 프로그램을 구상했는데 , 이 프로그램에는 원뿔형 캡슐인 승무원 탐사선 (이후 오리온 )과 커다란 적갈색 로켓인 아레스 V (이후 SLS)가 포함되었습니다. 개발 속도를 높이고 비용을 절감하기 위해 많은 장비가 우주왕복선 프로그램에서 재활용되었습니다. 기존 기술을 기반으로 하는 것이 목표였습니다. 그리고 서두를 필요는 없었습니다. 당시 그리핀은 컨스텔레이션 우주비행사들이 2018년까지 달에 발을 디딜 것이라고 말했습니다 .
마이클 그리핀과 스콧 호로위츠가 NASA 본부의 뉴스 데스크 뒤에서 이야기를 나누고 있다.
2006년, NASA 국장 마이클 그리핀(왼쪽)과 NASA 탐사 시스템 부국장 스콧 J. 호로위츠는 우주비행사를 달에 다시 보내기 위한 컨스텔레이션 프로그램 계획을 상세히 설명했습니다. (사진: 빌 잉걸스/NASA)
그 계획은 부시 행정부가 버락 오바마 행정부로 교체될 때까지만 지속되었고, 그 이후로 이미 복잡했던 프로젝트는 매 단계마다 더욱 복잡해졌습니다. 비용은 증가하고 마감일은 계속 연기되면서 오바마 행정부는 2010년에 컨스텔레이션 프로젝트를 취소했습니다. 일자리 감소를 우려한 미국 상원은 발사 로켓과 유인 캡슐 프로젝트를 다시 추진했지만, 결국 목적지 없는 로켓이 되어버렸습니다. 오바마 행정부는 근지구 소행성 탐사를 제안했습니다. 트럼프 행정부는 2017년에 달 탐사를 다시 목표로 삼았지만, 그때쯤에는 오리온 우주선의 엔진이 더 이상 우주비행사를 달 저궤도에 진입시킬 만큼 강력하지 않았고, 당시 알타이르라고 불렸던 달 착륙선 개발도 중단된 상태였습니다.
그리핀은 지금 이렇게 말합니다. "이 나라에는 유감스러운 역사가 하나 있는데, 새 행정부가 들어설 때마다 가능할 때마다 이전 행정부를 중단하고 새로운 것을 시도하려는 경향이 있다는 것입니다. 때로는 그것이 좋은 결과를 가져오기도 하지만, 그렇지 않은 경우도 있습니다."
NASA의 달 탐사 계획에서 산업계의 역할
한편, 미국의 우주 개발 사업 방식에는 큰 변화가 있었습니다. NASA는 더 이상 모든 프로그램을 직접 운영하려 하지 않고, 가능한 한 정부를 "고객"으로 삼아 업계에 관리를 맡기고 있습니다.
지지자들은 이 방식이 매우 효과적이라고 주장합니다. NASA의 사업을 따내기 위해 경쟁하는 기업들은 더 빠르고 창의적인 아이디어를 내놓을 동기를 갖게 되고, 비용은 크게 절감되어 NASA는 한 업체가 문제를 일으킬 경우를 대비해 두 업체에 동시에 작업을 맡길 여유까지 생깁니다. 하지만 적어도 지금까지는 아르테미스 계획의 우주비행사들을 달 표면에 실제로 착륙시킬 핵심 우주선인 인간 착륙 시스템 (HLS)의 경우, 상황이 복잡하게 얽혀 있습니다.
2021년 NASA는 일론 머스크의 회사인 스페이스X 에 스타십 우주선을 달 착륙선 으로 개조하기 위한 초기 자금을 지원했습니다 . 2년 후, NASA는 제프 베조스의 블루 오리진 에 아르테미스 계획의 후속 비행을 위한 착륙선 개발을 위한 두 번째 자금을 지원했습니다 . 이 두 회사는 세계에서 가장 부유한 기술자 두 명이 소유한, 매우 공격적인 기업이었습니다.
하지만 바로 이런 이유 때문에 NASA의 베테랑들이 경고음을 울리고 있는 것입니다. 우선, 스타십이나 블루 오리진의 블루 문 착륙선 모두 아직까지 우주비행사를 태울 준비가 되었다는 것을 입증하지 못했습니다. 그리핀과 포터는 앞으로도 그 수준에 근접하기조차 매우 어려울 것이라고 말합니다.
SpaceX 는 향후 아르테미스 임무를 위해 스타십 우주선을 달 착륙선으로 개조하고 있다고 밝혔습니다.
관건은 추진제 선택이라고들 합니다. 지난 60년간 미국 우주선들은 주로 하이드라진 이나 사산화질소 처럼 접촉 시 발화하여 추진력을 발생시키는 하이퍼골릭 연료 를 이용해 우주 공간에서 기동해 왔습니다. 이 연료들은 독성이 매우 강하지만 신뢰성은 뛰어납니다. 스페이스X와 블루 오리진은 모두 액체 수 소나 액체 메탄 같은 극저온 연료를 선호합니다 .
장기적으로 보면 이는 매우 합리적인 선택입니다. 극저온 연료는 하이퍼골릭 연료보다 비추력( 추진제 단위당 추력)이 훨씬 높으며, 언젠가는 달 남극 부근의 얼음으로 만들 수도 있을 것입니다. 하지만 로켓 연료 탱크에서 액체 상태를 유지하려면 영하 수백 도까지 내려가야 하는데, 태양열로 인해 궤도를 도는 우주선이 일상적으로 섭씨 120도 이상으로 가열되는 현실을 고려하면 결코 쉬운 일이 아닙니다. 달로 향하는 스타십에 액체 메탄을 주입하기 위해 SpaceX는 스타십을 저궤도 로 발사한 후, 다른 스타십들을 차례로 도킹시켜 연료를 공급하는 방식을 제안했습니다. 하지만 이 방식은 매우 어려운 과제입니다. 새로 공급된 연료가 태양열에 의해 계속해서 증발하기 때문입니다.
첫 번째 스타십에 연료를 채우려면 스타십을 몇 번이나 발사해야 할까요? 네 번? 열 번? 스무 번? 그 누구도 궤도상에서 대규모 연료 보급을 시도해 본 적이 없으며, 더욱이 역사상 가장 큰 로켓을 여러 번 발사하는 것은 더욱 상상하기 어렵습니다. 그리핀은 "프로그램 관리자 입장에서 검증되지 않은 기술을 실제 임무에 직렬로 투입하는 것은 다소 이상한 선택"이라고 말합니다.
달 탐사 임무를 단순화하면 성공으로 이어질 수 있을까?
그리핀과 포터는 의회에 제출한 상세한 보고서 에서 NASA가 업계에 더 간단하고 작은 착륙선을 개발하도록 요청하여 오리온 우주선과 착륙선, 이렇게 단 두 번의 발사만으로 달 착륙 임무를 수행할 수 있도록 해야 한다고 제안했습니다.
민간 기업들도 이러한 긴급성에 동참하고 있습니다. 블루 오리진은 1월 말 우주 관광객을 위한 단거리 준궤도 비행을 중단하고 "자사의 유인 달 탐사 능력 개발을 더욱 가속화하기 위해 자원을 재배치하겠다"고 발표했습니다. 오리온 우주선을 제작하는 록히드 마틴은 기존 부품을 대부분 활용하여 제작할 수 있는 착륙선 개발을 다른 회사들과 공동으로 추진하고 있다고 밝혔습니다. 스페이스X는 10월에 온라인 업데이트를 통해 "달 복귀를 앞당길 수 있을 것으로 예상되는 간소화된 임무 설계 및 운영 개념을 공유하고 공식적으로 평가 중"이라고 발표했습니다. 스페이스X와 블루 오리진은 인터뷰 요청에 응답하지 않았습니다.
이제 이 모든 것을 관리하는 책임은 새로 임명된 NASA 국장 재러드 아이작먼 에게 맡겨졌습니다. 12월 3일 상원 청문회에서 그는 자신을 경쟁 옹호자라고 칭하며 , "스페이스X에게 가장 좋은 것은 블루 오리진이 바로 뒤를 쫓는 것이고, 그 반대의 경우도 마찬가지"라고 말했습니다. 더 나아가 그는 "세계 강대국 간의 경쟁은 우리가 패배하지 않는 한 실제로 매우 좋은 것이라고 생각한다"라고 덧붙였습니다.
이런 일이 일어날 확률은 얼마나 될까요? 리사 포터는 우려를 표하며 미국 이 우주 개발 계획을 국가적 우선순위로 삼기를 바란다고 말했습니다.
그녀는 "이 나라는 우리가 존재론적 위협을 느낄 때 놀라운 일들을 해낼 수 있다는 것을 보여줬습니다."라고 말합니다.
https://spectrum.ieee.org/nasa-artemis-blue-origin-spacex
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