노컷뉴스

반세기 만에 인류가 다시 달을 향합니다. 4명의 우주비행사가 오리온 우주선 '인테그리티(Integrity)'를 타고 달을 돌아오는 약 10일간의 비행. 이번에는 이 4명이 어떤 삶을 살아온 사람들이며, 무엇을 타고 가고, 달 근처에서 무슨 일을 하는지를 이야기합니다. 특히 이번 미션에서 승무원들은 단순한 조종사가 아닙니다. 이들은 스스로 '실험 대상자'이기도 합니다.

떠나는 사람, 남겨지는 사람

아르테미스 II 미션을 수행하는 4명의 우주비행사. 약력만으로는 보이지 않는 것이 있습니다. 바로 이들이 사랑하는 사람을 남겨두고 떠나야 하는 사람이라는 것입니다.

 

지난달 28일 4명의 승무원에 대한 AP통신의 심층 인터뷰 보도에 따르면 사령관 리드 와이즈먼(Reid Wiseman)에게 이번 미션은 남다른 무게를 지닙니다. 그의 아내 캐럴(Carroll)이 2020년 암으로 세상을 떠난 이후 와이즈먼은 홀로 자녀들을 키워왔습니다. NASA 수석 우주비행사라는 직책을 맡고 있던 그에게 아르테미스 II 사령관 발탁 소식이 전해졌을 때, 와이즈먼은 자녀들에게 이렇게 말했다고 합니다. "지구상에 이 기회를 가진 사람은 딱 4명이야. 거절할 수 없어." 다음 날, 자녀들은 직접 달 모양 컵케이크를 만들어 아버지에게 건넸습니다. 말없이 내민 컵케이크가 응원의 표현이었습니다.

인터뷰에서 그는 "가장 가능성 높은 결과는 무사히 돌아오는 거야. 하지만 그렇지 않을 수도 있고, 그래도 너희는 삶을 이어갈 수 있을 거야."라고 말했습니다. 이어 "가장 힘든 것은 떠나는 것 자체가 아니라, 남겨진 가족에게 스트레스를 안겨주는 것"이라고 덧붙였습니다.

 

조종사 빅터 글로버(Victor Glover)는 이번 비행에서 역사의 한 페이지를 짊어지게 됩니다. 그는 이번 비행으로 심우주를 비행하는 최초의 흑인이 됩니다. 딸 4명을 둔 아버지이기도 한 글로버는 인터뷰에서 "NASA가 나를 준비시키는 만큼, 나도 딸들을 준비시키는 데 시간을 쏟는다"고 전했습니다. 역사적인 비행을 앞두고도 그가 집중하는 것은 의외로 단순합니다. "최선의 레이스를 뛰어서 바톤을 다음 주자에게 넘기는 것." 자신이 열어놓은 길을 누군가가 이어갈 수 있도록, 최선을 다하겠다는 뜻입니다. 그는 다른 사람들에게 희망을 줄 수 있다는 것 자체가 "놀라운 축복이자 특권"이라고도 했습니다.

 

임무 전문가 크리스티나 코크(Christina Koch)는 47세, 노스캐롤라이나주 잭슨빌 출신입니다. NASA에 오기 전 남극 아문센-스콧 기지에서 1년간 체류한 경험이 있고, NOAA 미국령 사모아 관측소장을 역임하기도 했습니다. 남극에서 1년, 우주정거장에서 328일. 오랜 시간 집을 떠나 극한 환경에서 지내는 일을 반복하다 보니, 가족과 친구들은 이제 어지간해서는 놀라지 않는다고 합니다. 코크는 인터뷰에서 이를 "면역이 됐다"고 표현했습니다. 그러면서 "지금까지 주변에서 크게 걱정하는 사람은 없었어요. 굳이 꼽자면 우리 강아지 정도?"라며 웃었습니다.

 

또 다른 임무 전문가 제레미 핸슨(Jeremy Hansen)은 캐나다 온타리오주의 농장에서 자랐습니다. 공군 전투기 조종사이자 물리학자인 그는 2009년 캐나다우주국(CSA)에 선발됐는데, 사령관 와이즈먼과 같은 기수입니다. 첫 우주비행이 곧 달 비행이라는, 누구에게도 없었던 독특한 이력. 보통이라면 엄청난 부담을 느낄 법한 상황이지만, 핸슨은 인터뷰에서 "어쩌면 순진한 것일 수도 있지만, 개인적인 압박감은 크게 느끼지 않습니다"라고 전했습니다. 다만 아폴로 시대에 달에 사람을 보내는 것이 얼마나 큰 노력이었는지는 이 미션을 준비하면서 비로소 실감하게 됐다고 합니다.

 

미션 크루 4명을 달까지 데려가는 것은 어떤 기계일까요? 우주발사시스템(Space Launch System, SLS)은 NASA가 개발한 차세대 초대형 발사체입니다. NASA의 SLS 공식 페이지에 공개된 제원을 보면, 높이 약 98m. 30층 건물과 맞먹는 높이입니다. 연료를 가득 채우면 무게는 약 260만kg에 달합니다. 최대 추력은 약 880만 파운드. 이 수치는 1960~70년대 아폴로 우주비행사들을 달에 보냈던 새턴 V 로켓보다 약 15% 더 강력합니다.

 

흥미로운 점은 SLS를 자세히 살펴봤을때, 완전히 새롭게 제작된 로켓이 아니라는 것입니다. SLS에는 우주왕복선의 유산이 깊이 새겨져 있습니다.

 

로켓 하단에 장착된 4기의 RS-25 엔진을 보겠습니다. NASA에 따르면 이 엔진은 우주왕복선의 메인 엔진을 업그레이드한 것으로, 한 기당 약 41만 8천 파운드의 추력을 냅니다. 우주왕복선 시대에 수십 차례 비행하며 검증된 엔진을, 더 강력하고 더 안정적으로 개량해 다시 사용하는 것입니다.

 

양쪽에 붙어 있는 2기의 고체 로켓 부스터도 마찬가지입니다. NASA의 SLS 기술 문서에 따르면 우주왕복선에서 사용하던 4분절 부스터를 5분절로 한 마디 더 늘려 확장한 것입니다. 여기서 '분절'이란 고체 추진제가 채워진 원통형 구획을 말합니다.

이 부스터의 역할은 너무나 중요합니다. 발사 후 처음 약 2분간 로켓 전체 추력의 75% 이상을 이 고체 로켓 부스터 2기가 담당합니다. 발사대를 떠나는 엄청난 힘의 대부분이 여기에서 나온다는 뜻입니다. 약 2분이 지나면 부스터는 연소를 마치고 로켓에서 분리됩니다.

 

그러면 로켓의 중심부는 어떨까요? 코어 스테이지라고 불리는 이 거대한 원통은 길이 64.6m, 직경 8.4m입니다. 소재는 2219 알루미늄 합금. 이 안에 약 273만 리터의 액체수소와 액체산소가 들어갑니다. 273만 리터가 얼마나 되는 양인지 감이 잘 안 오실 수 있는데요. 올림픽 규격 수영장이 약 250만 리터이니, 수영장을 가득 채우고도 남는 양의 연료가 이 로켓 한 대에 들어가는 셈입니다. 고체 로켓 부스터가 분리된 뒤에는 이 코어 스테이지의 RS-25 엔진 4기가 우주선을 지구 궤도까지 밀어 올립니다. 발사 후 약 8분이면 코어 스테이지도 연소를 마치고 분리됩니다.

 

코어 스테이지 위에는 ICPS(Interim Cryogenic Propulsion Stage)라는 로켓 상부 추진체가 있습니다. 보잉(Boeing)이 제작한 것으로, 미국의 델타 IV 로켓 상단에서 파생된 설계입니다. 엔진은 RL10B-2 한 기. 이 상단의 역할은 단 하나, 우주선을 달 방향으로 밀어주는 '달 궤도 진입 연소(TLI)'를 수행하는 것입니다. 지구 궤도를 돌고 있는 오리온 우주선에 마지막 한 번의 강한 추진력을 줘서 달을 향한 궤도에 올려놓는 것이죠. NASA 공식 자료에 따르면 SLS의 달 방향 운반 능력은 27톤 이상입니다.

 

이렇게 중요한 역할을 하고 있는 ICPS지만, 이 모듈은 아르테미스 II까지만 사용됩니다. 원래 NASA는 더 강력한 상단인 EUS(Exploration Upper Stage)를 개발해 Block 1B로 업그레이드할 계획이었습니다. 하지만 NASA가 2026년 2월 27일 발표한 아르테미스 프로그램 대개편에서 이 계획은 중단됐습니다.

그렇다면 이 거대한 로켓을 한 번 발사하는 데 얼마나 드는 걸까요? NASA 감찰관실(Office of Inspector General)이 발표한 감사 보고서에 따르면 SLS의 1회 발사 비용은 약 41억 달러, 우리 돈으로 약 5조 7천억 원에 달하는 것으로 추정됩니다. 발사 한 번에 들어가는 비용치고는 어마어마한 금액이지만, 현재로서는 인류를 달까지 보낼 수 있는 유일한 로켓입니다.

 

그 위에 올라앉는 것이 오리온 우주선 '인테그리티'입니다. 오리온은 크게 세 부분으로 구성됩니다. 승무원이 탑승하는 승무원 모듈(CM)은 미국의 록히드 마틴(Lockheed Martin)이 제작했습니다. 소재는 알루미늄-리튬 합금이며, NASA의 오리온 기술 문서에 따르면 4명의 승무원이 최대 21일간 독립 비행할 수 있도록 설계됐습니다. 그 아래에 연결된 유럽 서비스 모듈(ESM)은 유럽우주국(ESA)이 제공한 것으로, 에어버스 디펜스&스페이스(Airbus Defence and Space)가 제작했습니다. 생명유지, 전력 공급, 추진을 담당하는, 말하자면 우주선의 심장과 같은 부분입니다. 그리고 맨 꼭대기에는 비상탈출시스템(LAS)이 있습니다. NASA에 따르면 발사 초기 약 2분 30초 동안 문제가 생기면 3개의 고체 모터가 점화돼, 승무원 캡슐을 로켓에서 분리하고 안전하게 끌어낼 수 있습니다.

 

아르테미스 I에서는 무인으로 비행했기 때문에 생명유지 시스템이 가동되지 않았습니다. NASA의 미션 페이지에 따르면 이번 아르테미스 II가 오리온의 생명유지 시스템을 최초로 가동하는 비행이 됩니다. 또한 심우주에서 레이저로 데이터를 전송하는 O2O 광통신 시스템도 이번에 처음 테스트됩니다.

달에서 사람을 지키는 과학  : 7가지 연구

이번 미션의 또 다른 핵심은 과학 실험입니다. 아르테미스 II에서는 총 7가지 연구가 수행됩니다. 그 목표는 하나로 수렴합니다. '달에서, 그리고 더 먼 우주에서 사람을 어떻게 지킬 것인가' 입니다.

 

가장 주목할 실험은 'AVATAR(A Virtual Astronaut Tissue Analog Response)'입니다. 이름은 거창하지만 원리를 풀어보면 이렇습니다. 비행 전에 우주비행사 본인의 혈액에서 골수 전구세포를 분리합니다. 그리고 이 세포를 USB 메모리 크기의 작은 칩 위에 올려 골수 조직을 만듭니다. 이것을 '장기칩(organ-on-a-chip)'이라고 하는데요. 이 칩을 우주선에 싣고 달까지 갔다 오는 것입니다.

 

왜 하필 골수일까요? NASA의 AVATAR 공식 페이지에 따르면, 골수는 적혈구, 백혈구, 혈소판을 만들어내는 면역의 핵심 기관이면서, 동시에 우리 몸에서 방사선에 가장 민감하게 반응하는 조직이기도 합니다. 심우주에서 인체가 받는 영향을 가장 선명하게 보여줄 수 있는 조직인 셈입니다.

 

이 실험에서 특히 획기적인 부분이 있습니다. 같은 사람의 세포를 우주와 지구에서 동시에 비교하는 것인데, 미국 항공우주학회(AIAA) 발행 매체인 에어로스페이스 아메리카(Aerospace America)는 2025년 10월 보도에서 이를 "역사상 처음"이라고 평가했습니다. 우주에 올라간 칩과 지구에 남아 있는 동일한 칩을 나란히 비교할 수 있기 때문입니다.

 

실험 장비도 독특합니다. 스페이스 탱고(Space Tango)라는 기업이 개발한 자체 완결형 실험실이 사용되는데, 크기는 가로 50cm, 세로 30cm, 높이 38cm에 불과합니다. 이 작은 상자 안에서 온도가 37°C로 유지되며, 우주비행사가 별도로 조작하지 않아도 실험이 자동으로 진행됩니다.

 

이 실험이 성공하면 어떤 가능성이 열릴까요? NASA에 따르면, 향후 100명의 세포로 성별과 연령에 따른 차이를 분석하고, 방사선과 미세중력의 영향을 각각 분리해 측정할 수 있게 됩니다. 귀환 후에는 단세포 RNA 시퀀싱이라는 기술로 수천 개 유전자의 변화를 정밀하게 측정할 예정입니다. 이 실험에는 NASA 외에도 미국 생물의약품첨단연구개발국(BARDA), 미국국립보건원(NIH) 산하 NCATS, 그리고 장기칩 기술 기업 에뮬레이트(Emulate Inc.)가 참여하고 있습니다.

 

나머지 연구들도 살펴보겠습니다.

 

캐나다우주국(CSA)이 주도하는 'ARCHeR' 실험은 승무원의 손목에 웨어러블 밴드를 채워 수면 패턴, 스트레스 수준, 인지 능력, 팀워크 역학을 실시간으로 모니터링합니다. CSA의 아르테미스 II 과학 페이지에 따르면, 심우주 환경이 인간의 심리에 미치는 영향을 체계적으로 측정하는 것은 이번이 처음입니다. 달까지의 비행이 신체뿐 아니라 마음에도 어떤 변화를 일으키는지, 그 데이터를 처음 얻게 되는 것입니다.

 

'면역 바이오마커' 연구도 흥미롭습니다. NASA의 과학 페이지에 따르면, 승무원의 타액과 혈액 샘플을 수집해 수두·대상포진 바이러스가 우주 환경에서 재활성화되는지를 확인합니다. 우주에서는 면역 체계가 약해지면서 평소에는 잠들어 있던 바이러스가 다시 깨어날 수 있기 때문입니다. 그런데 문제가 하나 있습니다. 오리온 우주선에는 냉장 장비가 없습니다. 그래서 타액 샘플은 특수 종이에 흡수시켜, 주머니 크기의 작은 책자에 보관하는 방식을 사용합니다.

 

'표준 측정(Spaceflight Standard Measures)'은 타액, 혈액, 소변을 수집해 국제우주정거장(ISS)에서 축적된 기존 데이터와 비교하는 기초 연구입니다. 지구 저궤도가 아닌 심우주에서 수집된 인체 데이터라는 점에서, 비교 분석의 가치가 큽니다.

 

NASASpaceFlight의 보도에 따르면, 미션 8일차 승무원들에게는 특별한 시연이 예정돼 있습니다. '방사선 차폐 시연(Radiation shielding demonstration)'입니다. 오리온 우주선 내외부의 방사선을 실시간으로 모니터링하면서, 태양 폭풍 같은 비상 상황을 가정해 승무원들이 우주선 내부에 임시 대피소를 구축하는 절차를 실제로 수행합니다. 미래의 장기 심우주 미션에서 생존에 직결되는 훈련입니다.

 

'달 표면 관측'도 빼놓을 수 없습니다. NASA에 따르면, 1972년 아폴로 17호 이후 처음으로 사람의 눈으로 달 표면을 직접 관찰하게 됩니다. 54년 만의 일입니다. 승무원들은 충돌구와 용암류를 사진과 음성으로 기록하게 되며, NASA 존슨우주센터의 과학평가실이 지구에서 실시간으로 관측을 안내합니다.

 

마지막으로, 이번 미션에는 국제 큐브샛 4기도 함께 발사됩니다. NASA의 아르테미스 II 미션 페이지에 공개된 탑재체 목록을 보면, 한국·독일·사우디아라비아·아르헨티나 4개국의 소형 위성이 포함돼 있습니다. 그 중에서 한국 우주항공청(KASA)의 'K-RadCube'가 눈에 띕니다. 인체 유사 조직으로 만든 선량계를 탑재해, 반앨런대(지구를 둘러싼 방사선 벨트)의 방사선 환경을 측정하는 위성입니다. 독일 항공우주센터(DLR)의 'TACHELES'는 전자부품이 우주 환경에서 받는 영향을 연구하고, 사우디의 'SHMS'는 우주 기상을 측정하며, 아르헨티나 국가우주활동위원회(CONAE)의 'ATENEA'는 방사선 차폐와 GPS 성능을 시험합니다.

 

무엇이든 알아야 보낼 수 있습니다

 

이 모든 실험의 바탕에 있는 NASA의 전략을 한 문장으로 정리하면 이렇습니다. "Know Before We Go." 보내기 전에 먼저 알아야 한다는 것. 달 표면에 사람을 세우기 전에, 심우주에서 인체에 무슨 일이 일어나는지를 먼저 파악하겠다는 것입니다.

 

다음 기사에서는 아르테미스 프로그램의 미래를 살펴봅니다. 2026년 2월에 발표된 프로그램의 대개편, 달 궤도 우주정거장 '게이트웨이'에서 달 기지 건설까지. 그리고 대한민국 달 궤도선 '다누리'의 이야기도 만나보겠습니다.