‘달 탐사 끝’ 지구로 돌아오는 우주선 오리온

26일에 걸쳐 달을 탐험한 미 항공우주국(NASA)의 무인 우주선 오리온이 곧 지구로 귀환한다.

NASA에 따르면, 무인 우주선 오리온은 11일오후 12시40분(미 동부시간) 태평양의 멕시코 북서부의 바하칼리포르니아 해안에 낙하할 예정이다.

지난달 11일 미국 플로리다주 케이프커내버럴 케네디우주센터에서 아르테미스 1호에 실려 우주로 향했던 오리온은 26일간 예정됐던 비행을 무사히 진행했다. 아르테미스 1호 상단 로켓에서 분리돼 달로 향했던 오리온은 이후 6일 만에 달 궤도에 도착했다. 아폴로 계획 이후 반세기만으로, 오리온에는 유인 우주인 대신 마네킹이 실려있다.

NASA는 오는 2024년 달 궤도 유인 비행을 진행한 뒤, 2025년에는 여성과 유색인종 우주비행사를 달의 남극에 착륙시키는 아르테미스 3호 미션에 돌입할 계획이다.

귀환 과정도 새로운 방식이 도입된다. 우주인 대신 마네킹을 태운 승무원 캡슐이 오리온의 서비스 모듈에서 분리되는 것. 서비스 모듈은 26일 동안 오리온이 우주를 비행하기 위해 필요한 전력 등을 공급하는 장치였다. 지구 귀환에는 필요가 없는 장치이기 때문에 서비스 모듈은 떼어내고 승무원 캡슐만 지구로 돌아오는 것.

착륙 방식도 새롭다. 시속 4만km의 속도로 지구 대기권에 진입하게 되는 승무원 캡슐은 섭씨 2800도에 달하는 열기에 휩싸이게 된다. 이를 위해 NASA는 탄소섬유를 이용한 열 차폐물을 만들었는데, 향후 유인 우주선이 지구로 귀환할 때 충분한 성능을 보여줄 수 있을지 이번에 확인하게 될 것으로 보인다.

미국 캘리포니아주 샌디에이고 인근 태평양 해안에 스플래시 다운 방식으로 귀환할 예정이다. 스플래시 다운은 지구로 귀환하는 우주선이 낙하산을 펼쳐 속도를 줄인 뒤 바다에 착수하는 방법을 말한다.

오리온은 미 동부시간으로 11일 오후 12시에 지구로 귀환하기 위한 본격적인 준비에 나선다. 우주인 대신 마네킹을 태운 승무원 캡슐이 오리온의 서비스 모듈에서 분리하는 것부터 시작이다. 서비스 모듈은 26일 동안 오리온이 우주를 비행하기 위해 필요한 전력 등을 공급하는 장치가 있다. 지구에 귀환할 때는 불필요한 장치들이기 때문에 서비스 모듈은 떼어내고 승무원 캡슐만 지구로 돌아오는 것이다.

이후 오리온은 시속 4만km의 속도로 지구 대기권에 진입한다. 이 때 오리온은 뜨거운 열기에 휩싸이는데 최고점의 온도는 섭씨 2800도에 달한다. 태양 표면 온도의 거의 절반 수준의 열기를 견뎌야 한다. 이를 위해 앞서 60~70년대 실시된 유인 달 탐사계획 아폴로 프로젝트에서 사용된 것과 동일한 에폭시 수지가 채택됐고 열차폐물로 탄소섬유소재도 이용했다.

이번 귀환에서는 지구 재진입 기술도 시험한다. 오리온은 마치 ‘물수제비’처럼 대기를 통통 튀어오르는 방식으로 재진입한다. 지구 표면에서 약 122km 떨어진 대기에서 충돌한 후 61km 지점까지 추락한다. 이후 다시 91km까지 튀어 올랐다가 하강한다. 재진입을 하는 동안 더 정확한 착륙지점을 파악하기 위해서인데, 이런 과정을 거치면서 속도를 줄여나간다.

이어 미리 정해진 고도마다 11개의 낙하산을 각각 펼쳐가는 스플래시 다운 방식으로 내려온다. 시속 4만km였던 오리온의 낙하 속도는 마지막 메인 낙하산이 펼쳐지면 시속 32km까지 줄어들게 된다. NASA는 “오리온의 낙하산 시스템은 승무원의 안전을 염두에 두고 설계한 것”이라며 “낙하산 일부가 고장나더라도 안전한 착륙이 가능하게끔 만들었다”고 설명했다.

NASA가 주도하는 아르테미스 미션은 1972년 발사된 아폴로 17호 이후 50여 년 만에 재개된 유인 달 탐사 프로젝트다. 달에 우주비행사를 보내고 향후 심우주탐사를 위한 달 기지를 건설하는 임무를 포함하고 있다.