2023년은 커다란 이정표를 세운 ‘우주 미션 풍작’의 해였다. 특히 인도는 달 남극 근처에 연착륙한 최초의 국가가 됐고, 스페이스X는 마침내 화성여행을 위한 거대한 스타쉽 발사 시스템을 처음으로 쏘아 올렸다. 그리고 어느 새 맞이한 2024년 새해에 전세계 주요 우주기관과 산업계는 어떤 야심찬 우주계획을 준비하고 있을까. 올해도 우주과학자들은 많은 우주선들을 지구 궤도는 물론 달, 화성, 그리고 그 너머로 보낸다. 미항공우주국(NASA·나사), 일본 우주항공연구개발기구(JAXA), 유럽우주국(ESA), 인도우주연구기구(ISRO) 및 스페이스X를 비롯한 기타 우주기업들이 올해 쏘아올릴 가장 흥미롭고 주목할 만한 역사적 임무를 띤 우주선들은 어떤 게 있는지 알아봤다. 살짝 들여다보면 나사가 50여 년 만에 달로 유인우주선 ‘아르테미스2’를 보내고, 스페이스 X의 화성 로켓 스타쉽이 다시 날게 된다. 일본은 이달중 달탐사 착륙선(SLIM)의 달착륙이 예정돼 있고, 연말에는 화성의 달 탐사선까지 발사할 예정이어서 주목된다. 인도는 지난해 역사적 달 남극 연착륙에 성공을 발판삼아 야심찬 유인 지구궤도우주선 발사를 준비하고 있다. 스페이스닷컴과 인터레스팅 엔지니어링을 참고해 2024년 주목해야 할 10대 우주미션을 추려봤다.

1.목성의 위성 유로파에서 외계 생명체 찾기

미항공우주국(NASA·나사)는 2024년 새해에 외계 생명체에 대한 탐사를 강화한다.

나사는 올해 10월 6일 스페이스X 팰컨 헤비 로켓에 탑재된 유로파 클리퍼(Europa Clipper) 우주선 발사를 목표로 삼고 있다. 이 우주선 미션은 태양계에서 미생물 외계 생명체 보유 가능성을 가진 가장 큰 후보자 중 하나인 목성의 얼음 위성 ‘유로파’를 면밀히 조사하게 된다.

유로파 클리퍼가 오는 2030년에 목적지에 도착하면 SUV 크기의 이 우주선은 레이더 장비를 사용해 유로파의 얼음 지도를 만들고, 자력계를 사용해 얼음으로 뒤덮인 위성의 외부 껍질 아래에 있을 것으로 보이는 광대한 바다의 거대한 깊이와 염분을 조사하게 된다. 과학자들이 유로파가 외계 생명체를 품고 있을지도 모른다고 믿는 것은 그 큰 바다 때문이다.

2.아르테미스 2: 인간을 다시 달로 보내기

나사는 2022년에 아르테미스1 프로그램을 시작했는데 이는 본질적으로 인간을 또다시 달로 데려가기 위한 드레스 리허설 역할을 하는 무인 달 여행이었다. 2022년 아르테미스1 미션은 위험성이 높았지만 올해 11월에 이뤄질 것으로보이는 아르테미스2 프로그램의 위험성은 훨씬 더 높다. 올해 나사의 우주발사시스템(SLS)은 오리온 캡슐을 다시 한번 우주로 들어올린다.

아르테미스2 미션 우주선에는 나사의 리드 와이즈먼, 빅터 글로버, 크리스티나 해먹 코흐, 그리고 캐나다우주국(CSA)의 제레미 핸슨 등 4명의 우주비행사들이 탑승해 달 주위를 돌고 귀환할 예정이다. 이들은 달에 착륙하지는 않는다. 그 영광은 1972년 아폴로 17호 이후 처음으로 승무원이 탑승한 달 착륙을 수행할 아르테미스 3의 승무원들을 위한 것이기 때문이다.

3.스페이스 X의 ‘스타쉽’ 지구궤도 목표로 발사

스페이스 X의 거대한 화성 로켓인 스타쉽은 2023년에 처음으로 날았지만 지구 궤도에 도달하는 시험비행에 성공하지 못했다. 첫 번째 시도에서 분리되기 전에 통제 불능 상태로 회전해 스페이스X가 거대한 로켓을 수동으로 종료해야 했다. 두 번째 시도에서는 열간 분리를 성공적으로 수행해 더 높은 고도에 도달하긴 했지만 궤도에 도달하기도 전에 결국 상단부가 소실됐다.

스페이스X는 최근 차기 스타쉽 상단부 시제품인 ‘쉽-28’에 대해 정적 연소엔진 테스트를 수행했기 때문에 이미 세 번째 비행 테스트(IFT-3)를 위한 준비돼 있다. 올해 1분기에 발사될 것으로 예상되고 있다.

스페이스X는 나사와 2025년까지 수정된 스타쉽 달 착륙선을 개발하기로 계약을 체결했기 때문에 올해에는 스타쉽이 여러 번 비행하는 것을 볼 수 있을 것 같다.

모든 것이 스페이스X의 계획대로 진행된다면, 이 회사는 곧 사람들을 화성으로 보낼 수 있는 로켓을 갖게 될지도 모른다.

4. ESA의 ‘헤라’, 나사 다트(DART)가 소행성에 미치는 영향을 연구

유럽우주국(ESA)은 오는 10월 스페이스X 팰컨 9 로켓에 헤라 미션 우주선을 실어 발사할 것이다. 이 임무는 나사가 수행했던 소행성에 충돌해 궤도를 바꾼 우주선인 다트(DART· Double Asteroid Redirection Test)임무의 타깃인 디디모스-디모포스 소행성 체계로 돌아 올 것이다.

지난 2022년 나사의 다트 우주선은 지구 행성 방어 방법을 테스트하기 위해 의도적으로 소행성 시스템에 충돌했다. 충돌 직후 여러 관찰에 따르면 그 우주선이 성공적으로 디디모스의 궤도를 바꿨다는 것을 보여주었고, 이는 그 방법이 지구로 향하는 가상의 위험한 소행성의 궤도를 바꾸는 데 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

모든 것이 계획대로 진행된다면 ESA의 헤라 임무는 2026년쯤에 소행성 체계에 도달한다. 이 우주선이 그곳에 도착하면 과학자들은 나사의 다트 임무의 결과를 면밀히 연구하고 행성 방어 방법으로서 우주선을 우주 암석에 충돌시키는 것의 의미를 더 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

5. 일본 JAXA, 화성의 달들 탐사

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 올 연말 로봇 미션인 화성 달 탐사(MMX) 우주선 발사 목표를 가지고 있다.

이 임무는 종종 간과됐던 화성의 위성인 포보스와 데이모스를 연구해 그것들이 수 십억 년 전 화성 주위를 돌던 잔해로 형성된 것인지, 아니면 원래 소행성이었던 것이 화성의 궤도에 포착된 것인지를 결정하게 된다.

MMX 우주선은 화성의 궤도를 3년간 돌고 지구로 돌아오기 전에 포보스에 착륙해 샘플을 수집한다. JAXA는 하야부사-1과 하야부사-2 임무를 통해 소행성 샘플을 수집한 경험을 갖고 있다.

6. 인도가 처음으로 지구궤도에 우주비행사들을 보낸다

인도우주연구기구(ISRO)는 2023년을 믿을 수 없을 정도로 성공적인 한 해로 만들었다. 인도는 찬드라얀 3호 미션을 통해 달의 남극 근처에 연착륙한 세계 최초의 국가가 됐다. 이 우주 기관의 야심찬 다음 계획은 ‘가가냔(Gaganyaan)’ 프로그램으로 인도 땅에서 최초로 우주선을 발사해 우주 비행사들을 지구 궤도에 보내는 것이다.

올해 ISRO는 지구 저궤도에서 가가냔 기술을 검증하기 위한 무인 비행 시험을 목표로 삼고 있다. 또한 찬드라얀 3호를 발사한 발사체 ‘마크-3’ 로켓을 시험해 이 로켓이 인간(인도 우주비행사)의 우주 비행을 위한 준비가 돼 있는지 확인하게 될 것이다. 모든 것이 계획대로 진행된다면 ISRO는 올 연말까지 최초의 가가냔 우주선을 발사할 수 있을 것이다.

7.일본과 미국의 민간 달 착륙선, 달 남극 착륙 목표

인도의 ISRO가 달 남극 근처에 첫 연착륙을 성공적으로 수행한 가운데 세계 우주 강국들이 달 지역에 흩어져 있는 물 얼음에 주목하면서 이제 달착륙 임무의 수문 개방을 앞두고 있다.

올해 몇몇 우주 임무들이 달을 향할 것으로 예상된다.

당장 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 무인 달 착륙선 미션이 주목된다. JAXA는 지난해 9월 6일 ‘달 탐사를 위한 스마트 랜더(SLIM)’ 임무를 시작했고 현재 달 표면으로 향하는 중인데 1월 19일 달의 시올리 분화구(Shioli Crater) 안에 착륙할 예정이다. SLIM 미션은 목표물로부터 100m 미만의 정밀도로 착륙하는 것을 꾀한다. 만일 성공한다면 이 우주선 착륙은 일본 우주선 역사상 최초의 연착륙이 된다. 또한 이는 일본을 소련, 미국, 중국, 인도에 이어 달에 연착륙한 다섯 번째 국가로 만들게 된다.

올해는 또 인류 최초로 달에 착륙한 미국도 내년에 유인 아르테미스3 달착륙에 앞서 많은 과학적 탑재물을 실은 달 착륙선을 달표면에 보내 시험하게 된다. 여기에는 미국 인튜이티브 머신즈의 노바-C(Nova-C) 착륙선이 꼽힌다. 미국 애스트로보틱도 자사의 페레그린(Peregrine) 달착륙선으로 비슷한 기능을 수행할 예정이다. 페레그린은 1월 8일 발사돼 2월 23일 달표면에 착륙한다.

인튜이티브 머신즈와 아스트로보틱은 지난 2019년 5월 나사의 ‘상업용 달 탑재 서비스’ 계약 중 첫 번째 계약을 체결했다. 이들은 나사를 위해 달 표면에서 과학 실험을 수행하는 여러 회사 중 첫 번째 회사가 될 것이다.

8. 폴라리스 돈: 스페이스X, 최초의 민간 우주유영 미션 발사

‘폴라리스 돈(Polaris Dawn)’ 미션 우주선은 지난해 발사될 예정이었으나 부분적으로는 복잡한 우주 임무에 필요한 하드웨어 개발 문제로 인해 지연됐다. 이 우주선은 이르면 오는 4월 발사될 예정이다.

이 임무는 스페이스X 최초로 ‘전원 민간인’으로 구성된 우주 임무인 ‘인스퍼레이션 4’의 배후에 있는 억만장자인 재러드 아이작먼(결제서비스 제공업체 ‘시프트4’ 창업자)이 전세낸 일련의 발사인 ‘폴라리스 프로그램’의 일부다.

이들 중 첫 번째 미션인 폴라리스 돈은 승무원들을 스페이스X의 ‘크루 드래곤’ 캡슐에 태워 지구 궤도를 돌도록 쏘아올릴 것이다. 캡슐이 하늘로 올라가게 되면 폴라리스 돈은 역사상 최초의 상업적 우주 유영, 그리고 역대 최고 고도의 우주 유영을 포함한 여러 신기록들을 갖게 될 것이다.

9. 아리안6·뉴글렌·벌컨 센타우르 첫 발사

유럽은 지난해 아리안스페이스(Arianespace)의 아리안 5(Arian 5) 로켓이 마지막으로 하늘로 올라갔을 때 로켓 위기에 직면했다, 즉, ESA는 아리안6의 개발 지연으로 인해 여러 우주미션을 미국 일론 머스크의 스페이스X에 의지해야만 했다. 비록 유럽은 여전히 하나의 발사체 제공자에 대한 과도한 의존을 끝내기 위해 노력하고 있지만 아리안 스페이스의 아리안6 로켓은 올해 6월이나 7월은 돼야 날게 될 것이다.

제프 베이조스의 블루 오리진과 유나이티드 론치 얼라이언스(ULA) 같은 다른 회사들도 올해 처음으로 새로운 로켓을 날리는 것을 목표로 하고 있다. 스페이스X보다 2년 앞서 설립된 블루 오리진의 뉴 글렌은 마침내 이 회사를 궤도에 올려놓게 될 것으로 보인다.

ULA의 벌컨 센타우르는 이르면 이달 8일 첫 발사를 하게 될 것으로 예상된다.

10. 드림 체이서, 첫 비행

미국 시에라 스페이스의 우주왕복선을 닮은 ‘드림 체이서(Dream Chaser)’ 우주 비행기가 올해 처음으로 지구 궤도를 비행할 수 있다. 이 비행기는 나사의 상업용 우주 재공급 서비스 프로그램의 핵심부분이 될 것으로 보인다.

드림 체이서는 우주승객들을 국제우주정거장(ISS), 블루 오리진, 그리고 시에라 스페이스의 아직 발사되지 않은 ‘오비털 리프(Orbital Reef)’ 우주정거장으로 실어 나르도록 설계됐다. 이 우주정거장은 3층 건물 크기로 팽창 가능한 거대한 우주 거주지라는 특징을 갖는다.

시에라 스페이스의 최근 언론 발표에 따르면 드림 체이서는 막바지 준비를 하고 있으며 올해 중 어느 시점에 벌컨 센타우르(Vulcan Centaur) 로켓에 실려 발사된다. 벌컨 센타우르는 올해 초 처음으로 날아오를 것으로 예상되지만, 이 회사는 아직 드림 체이서의 첫 발사 목표 날짜를 발표하지 않았다.