영구적인 달 기지 건설하기 위한 대서사적 탐험이 시작됐다고 합니다.
달 표면에 하루 있던 우주 비행사들, 수년 갈 정착지는 어떻게 지을까요?
1980년대 우즈본 출판사의 미래 도서를 믿는다면, 21세기 초에는 플랫스크린 TV, 전기 자동차, "소리뿐만 아니라 사진도 있는 전화"와 함께 달에 도시에서 생활하고 일하는 우주 비행사들이 존재할 것입니다.
지하 통로로 연결된 거대한 돔 안에 거주하는 "문니(Moonies)"들은 컴퓨터 뱅크로 둘러싸인 콘솔에서 작업하거나, 달 지평선을 튀기며 달 광산으로 향하는 달 지프(Moon jeeps)를 타고 이동할 것입니다.
1972년 이후로 마지막 우주 비행사가 자신의 마지막 발자국을 남긴 이후에, 달에 사람들이 한 번 거주했다는 증거는 소수의 깃발, 세 개의 로버, 한두 개의 카메라, 그리고 인간의 분뇨 96개 봉지 이상으로 한정되어 있습니다. (Apollo에 관한 더 많은 사실은 여기에서 확인할 수 있습니다.) 약속받은 달 기지는 어떻게 되었을까요?
"Nasa의 탐사 시스템 개발 임무 이사회 아키텍처 개발 사무실의 전략 및 아키텍처 담당 리드 Nujoud Merancy는 "우리가 오늘 하고 있는 것 중 하나의 큰 목표는 이것이 깃발과 발자국이 될 뿐이고 그런 다음 다시 취소되는 것을 막는 것입니다."라고 말합니다. Nasa의 전략 및 아키텍처 담당자로서, Merancy는 이 달로의 재귀를 계획하는데 있어 주요 인물 중 하나입니다.
"우리는 이것이 필연적인 과정으로 전진할 수 있도록 기초를 마련하고 싶습니다," 그녀가 말합니다. "지난 50년 동안처럼 지구 저궤도 이상을 탐사하지 않는 50년을 또 보내지 않도록 하고 싶습니다."
그 계획은 현재까지 잘 진행되고 있습니다. Nasa의 첫 번째 무인 아르테미스 미션은 2022년 12월에 지구로 돌아왔으며, 약 4주 동안 우주에서 활동했습니다. 달 이후로 훨씬 먼 곳을 여행하면서, 이것은 오리온 우주선, 유럽 우주국(ESA)의 서비스 모듈, 그리고 그것을 쏘아올린 거대한 SLS 로켓의 능력을 증명했습니다. 아르테미스 II는 2024년에 최초의 우주 비행사들을 달 궤도로 운반할 예정이며, 아르테미스 III 중간에는 두 명의 우주 비행사가 달의 남극에 근처에 착륙할 것입니다. 적어도 그 중 한 명은 여성입니다.
마지막 아폴로 미션의 선원인 진 서낭(Gene Cernan)과 해리슨 슈미트(Harrison Schmitt)는 현재까지 우주 비행사들 중 가장 오랜 시간 동안 달 표면에 머물렀습니다. 총 75시간 동안 활동했습니다. 서낭은 이것을 캠핑 원정에 비유했습니다 - 그들은 조밀한 착륙선 내부의 해먹으로 식사를 하고 잠을 잤으며, 밖으로 나가려면 우주복을 입었습니다. 비교적으로, 아르테미스 III의 우주 비행사들은 달에 약 일주일 동안 머무를 예정이며, 몇 가지 더 많은 집안 편의 시설 - 그리고 훨씬 더 많은 공간 -을 기대할 수 있습니다.
그들이 사용할 착륙선은 일론 머스크(Elon Musk)의 스페이스X가 제공하며, 그는 원래 100명의 사람을 화성으로 운반하기 위해 고안한 스타십(Starship) 개념을 기반으로 합니다. Nasa는 달로 두 명의 사람만 전송하길 원하기 때문에, 연구실, 로버 저장소, 침대, 부엌, 화장실과 같은 몇 가지 집안 편의 시설까지 충분한 공간이 있어야 합니다.
"우리는 현재 많은 세부 사항을 논의할 수 있는지 모르겠습니다," Merancy는 말합니다. "하지만 예, [SpaceX의] 제안된 해결책은 우리 정부의 요구 사항을 초과합니다. 그러므로 그 여유 공간을 다른 목적으로 사용하는 방법에 대한 다른 논의가 진행 중이지만, 현재로서는 합의가 이루어지지 않았습니다."
"세 가지 주요 도전 과제를 다뤄야 합니다 - 방사선, 온도 극단, 그리고 유성 충돌," 독일 쾰른에 위치한 ESA(유럽 우주 비행사 센터)의 과학 자문관인 에이단 카우리(Aidan Cowley)가 말합니다. "지구에서는 우리가 두꺼운 대기와 행성 주위를 둘러싼 자기장 버블인 자기권(magnetosphere)에 의해 이러한 영향의 최악으로부터 보호됩니다."
아르테미스 III 착륙선의 최종 사양이 무엇이든, 이후 미션에서는 우주 비행사들이 달에서 장기간 생활하고 더 멀리 탐험할 것으로 예상됩니다. 이는 그들이 우주선을 기반으로 사용하고, 압력을 가한 달 로버에서 움직이는 것을 포함할 것으로 예상됩니다 - 표면을 횡단하는 이동식 서식지입니다.
"달에서 이동하기 위해서는 이동성 시스템이 필요합니다. 우주 비행사들은 걸어서 멀리 가기 힘듭니다,"라고 Merancy가 말합니다. "우리가 하려는 과학은 달 주변의 여러 지역에서 이루어지며, 목표는 한 달 이상 지속될 수 있는 시스템을 구축하는 것입니다."
그러나 머무를수록, 위험도 커집니다.
"달에서는 태양 방사선과 우주선이 훨씬 더 위험한 노출 수준에 노출되며, 온도는 낮에 100°C(212°F)에서 밤에 -180°C(-292°F)까지 변할 수 있습니다,"라고 카우리는 말합니다. "그리고, 달을 보기만 하면 그의 구덩이를 볼 수 있습니다; 미세한 유성 충돌로 지속적으로 피톤을 받고 있으며, 시간이 지남에 따라 표면의 모든 것을 실질적으로 부식시키고 손상시킵니다."
지구로부터 불편하고 비싼 서식지를 가져오는 대신, 카우리는 땅에서 살아가는 것을 선호합니다. "우리 문명의 역사를 보면, 우리가 새로운 장소, 새 대륙으로 이동할 때마다 우리는 주변을 살펴서 어떤 자원이 있는지 찾고, 그것을 사용하여 자신을 유지합니다,"라고 카우리는 말합니다. "이것이 우리가 행성 전체에 번식하는 방식입니다."
비록 달의 자연 자원은 즉각적으로 명백하지는 않지만 - 식물, 음식 또는 물이 없습니다 - 일부 광물 자원, 태양광 및 물 얼음이 있습니다.
"장기적으로 진행하려면 가져오거나 추출하는 모든 자원을 최대한 활용해야 합니다," 워싱턴 DC 근처에 있는 존스 홉킨스 응용 물리학 연구소의 레이첼 클리마가 말합니다. 달 표면 혁신 연합의 디렉터인 클리마의 그룹은 우주 기관, 학계 및 산업을 모아 달 탐사의 미래를 그리고 있습니다.
"열이 남으면 그 열을 어딘가에 사용하세요... 산소를 만들 때 금속이 남으면 그 금속을 사용하세요... 폐철을 가지고 있다면 그 폐철을 사용하세요,"라고 클리마가 말합니다. "물건을 버리는 것은 원치 않으실 겁니다!"
지난 10년 동안, 쾰른의 카우리 팀은 이러한 신조를 심각하게 받아들였습니다. 그들은 가장 풍부한 달 자원 중 하나인 달 먼지 또는 지표를 벽돌로 변환하는 데 능숙해졌습니다.
"나는 사람들에게 달에 벽돌 공장을 지을 것이라고 농담을 합니다,"라고 그는 말합니다. "초반에는 모두 '그건 미친 소리야'라고 생각하지만, 그들은 문제를 고민하고 해결하기 시작합니다."
ESA는 이제 달 벽돌을 만드는 여러 가지 방법을 개발했으며, 달 지표와 유사한 특성을 가진 먼지를 실험하고 있습니다. 하나의 방법은 본드 악당의 핸드북에서 꺼내온 것과 같은 방식이며, 거대한 거울과 일련의 증폭 렌즈를 사용하여 태양광을 집중시킵니다. 빛의 열을 이용하여 먼지를 함께 녹일 수 있으며, 이것은 층층이 쌓여 벽돌을 형성할 수 있습니다 - 달 먼지를 위한 3D 프린터입니다.
ESA 과학자들과 엔지니어들은 또한 태양 오븐에서 먼지를 가열하고 지표를 마이크로파로 공격하여 벽돌을 만들었습니다. 실제로 그들은 그 일에 매우 능숙해지고 있습니다.
"우리의 추정에는 큰 문제가 없습니다,"라고 카우리는 말합니다. "수십만 년 동안 사람들이 벽돌을 만들어 왔으니까요, 어려운 부분은 다른 세계에서 그것을 하는 것입니다." 그리고 그것이 다음 단계입니다. 미래에는 실험용 외계인 벽돌 제작기가 될 수 있는 아이디어 중 하나입니다.
"내가 사랑하는 것은 내 우주 비행사 동료들이 달에 벽돌을 쌓는 것입니다. 그것이 웃기겠죠,"라고 카우리는 말합니다. 성공한다면, 그러한 벽돌을 사용하여 전체 달 구조물을 건설할 수 있습니다 - 아마도 팽창 가능한 모듈을 둘러싸거나 사용되지 않는 착륙선을 재활용하는 것과 같이요. 그렇다면 우주 비행사들이 언젠가는 벽돌 쌓기 기술을 습득해야 할까요?
"내 우주 비행사 동료들이 달에 벽돌을 쌓는 것을 생각하니 너무 재밌을 것 같아요,"라고 카우리는 인정합니다. "하지만 아마도 작은 자동 시스템일 것이라고 생각합니다. 아마도 로봇들이 협력적인 방식으로 함께 작동하는 것일 수도 있지만, 혹시라도 인간들이 건설현장의 현장감독처럼 어느 정도 참여할 수도 있을 것입니다."
하지만 그들이 로봇을 사용하여 집을 짓더라도, 우주 비행사들이 풍족한 생활을 하고 있다고 상상하지 마십시오. "아늑할 것입니다,"라고 클리마는 말합니다. "여러분이 생각할 수 있는 것처럼, 살아가는 공간을 다양한 방식으로 쌓거나, 다목적 공간을 만들어 본적이 있습니다. 개인 정보보호는 많지 않을 것입니다."
8년 전, ESA의 전 사무총장인 야른 베르너(Jan Wörner)는 처음으로 달에 마을을 건설하는 제안을 발표했습니다. 오늘날, 그러한 계획은 그리 멀어 보이지 않습니다. 이미 우주 기관과 산업 간에 장기간의 달 인프라 미션을 위한 계약이 체결되었습니다. 이러한 미션에는 달에 통신 및 항법 서비스를 제공하기 위한 위성과, 달 얼음에서의 물 추출 및 태양열 발전소에서의 전기 생산 등이 포함됩니다. NASA의 비전이 유일한 것은 아닐 수 있습니다. 중국과 같은 자국의 달 야망을 가진 다른 국가들이나, 달에서 돈을 벌기 위해 노력하는 사적 기업들의 계획이 있을 수 있습니다.
NASA의 Merancy는 다음 10년 안에 달 마을을 약속하지 않는 것을 주의하면서도, 다음 10년 안에는 인류가 달에서 생활하고 일할 수 있는 기본적인 기반을 갖추게 될 것으로 믿습니다. "저는 우리가 영구적 인프라, 매년 발생하는 반복 가능한 미션 및 다양한 지역을 탐사할 수 있는 많은 능력을 가져야 할 것으로 생각합니다."
그러므로 우스본의 미래의 책의 낙관주의를 되풀이하는 위험을 감수하면, 40년 후에 이것을 읽는다면 나는 당당히 말씀드립니다. 우리는 달 기지를 보유하고 있을 것입니다.
Moonies란?
"문니"는 1980년대에 유럽에서 출판된 "Usborne Book of the Future"와 같은 책에서 등장한 용어로, 달에서 살고 일하는 우주 비행사들을 가리킵니다. 이 용어는 "문에서 사는 사람들"을 의미하며, 당시 달에서의 인류의 삶과 일상을 상상하는 데 사용되었습니다. 이 책에서는 달에 거주하는 인구가 "문니"라는 커뮤니티를 형성하고, 그들이 달에서의 생활을 어떻게 이루어갈지에 대한 상세한 설명이 제공되었습니다. 그러나 현실에서는 이 용어는 거의 사용되지 않으며, 주로 문학 작품이나 SF 영화 등에서 볼 수 있습니다.
달에서 생활하려면 무엇이 필요할까?
- 달에서 생활하려면 여러 가지 기술적, 공학적, 생물학적, 그리고 사회적 도전에 대응해야 합니다. 주요 고려 사항은 다음과 같습니다:
- 생존 환경 이해: 달의 환경은 지구와 매우 다릅니다. 우주 비행사들은 달의 중력, 방사선 노출, 온도 변화, 그리고 가시적인 자원의 부족과 같은 도전에 대비해야 합니다.
- 건축 및 인프라 구축: 달에 거주하기 위해서는 적합한 건축 및 인프라가 필요합니다. 달 표면에 건물을 세우는 기술과 달의 자원을 활용한 에너지 공급 및 물 공급 시스템이 필요합니다.
- 자원 확보: 달에서 생활하기 위해서는 필수적인 자원인 물과 산소를 확보해야 합니다. 달의 얼음 존재를 활용한 물 추출 및 태양 광에너지를 통한 에너지 공급이 필요합니다.
- 건강 및 안전: 우주 비행사들은 달에서 생활할 때 건강과 안전에 주의해야 합니다. 달에서의 생활은 심리적, 생리적, 그리고 신체적 측면에서 도전적일 수 있습니다.
- 사회 및 문화: 달에서의 생활은 사회적 및 문화적 측면에서도 고려되어야 합니다. 달에서의 생활을 위한 적절한 커뮤니티 및 문화적 환경이 필요합니다.
이러한 도전에 대비하여 현재 여러 과학 연구 및 우주 기관들이 달에서의 생활을 위한 기술 및 인프라 개발에 노력하고 있습니다.