루나 게이트웨이
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1. 개요
'''루나 게이트웨이'''는 국제우주정거장 다음으로 계획된 우주정거장이다. 지구가 아닌 달에 띄운다는 게 특징이다. 지구가 아닌 천체에 건설되는 최초의 우주정거장으로서 달 탐사는 물론 유인화성우주선 건설 지원을 맡은 우주정거장이다.
컨스텔레이션 계획의 후계인 유인 달 탐사 계획 아르테미스 계획의 일환으로 미국 주도 아래 러시아, 유럽, 캐나다, 일본은 물론 스페이스X와 같은 민간 기업까지 약 12개국의 기관과 민간 기업들이 이 사업에 참여하고 있고 현재 한국을 비롯해서 21개국이 참여하겠다는 의사를 밝혔다.[2] 오리온 우주선과 페데라치야가 해당 우주정거장을 사용할 계획이다.
2. 구조
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유럽 우주기구(ESA)에서 제작한 동력, 통신모듈과 러시아 연방우주국(로스코스모스)이 제작한 에어록 모듈, NASA, JAXA 등이 개발한 일반구역 모듈 등으로 구성되어 있다.
계획만 놓고 보면, 로스코스모스가 완전히 날로 먹는다고 보일 수 있다. ISS때와 달리 처음엔 독자적인 달 탐사 계획을 추진하다가 한계에 봉착해서 들어왔기 때문이다. 하지만 NASA와 ESA에서는 우주정거장 운용과 관련된 무형적 자산을 활용하기 위해서라도 러시아의 참여는 꼭 필요했다. 러시아는 우주정거장 종주국이라고 봐도 무방할 정도로 이 분야에선 독보적인 기술력과 운용 노하우를 갖고 있다[3]. 특히, ISS의 운용 매뉴얼도 러시아가 주도적으로 작성했고, ISS를 굴리는 것도 러시아쪽 지분이 큰 상황이다. 그리고 우주정거장용 EVA 에어록 모듈도 러시아의 선두 분야이며, 사용이 매우 편리하다.
다만 ISS 시기보단 러시아의 지분이 크게 낮아진건 사실이다. ISS는 사실상 주요부분들이 러시아의 미르 2에서 왔고 전원부분과 기타 모듈들만이 NASA, ESA, JAXA 등에서 만들던 프리덤 모듈을 더한 형태로 제작된데다가 미국의 우주왕복선까지 퇴역해버리면서 상업용 우주선이 나오기 전까지 로스코스모스의 우주선으로만 인원과 물자를 날랐기 때문이다.[4] 루나 게이트웨이에선 에어록 모듈과 다목적 모듈에서만 러시아가 참여하고 있어 비중이 확줄었지만 오리온과 상업용 우주선[5]을 제외하면 루나 게이트웨이에 사람과 물자를 보낼 수 있는 우주선이 로스코스모스의 페데라치야 밖에 없어서 아직도 비중은 큰편이다.
최근 들어 우주 개발을 단순히 자본과 기술력만으로 이해하려는 경향이 있는데, 자본과 기술력이 있어도 경험이 없으면 답이 안 나오는 분야가 우주 개발이다. 반대로 실패 시 리스크가 워낙 크기 때문에 경험이 축적된 상태에서 안정적 기술력만 확보하면 기술의 보완정도만으로도 지속적인 성과를 확보할 수도 있다. 때문에 향후 우주 개발에선 기술, 자본, 노하우를 모두 통합할 수 있는 국가간 협력, 민관협력 방향으로 갈 수밖에 없다. 중국이 이러한 흐름을 쌩까고 혼자 다 하겠다고하다가 한계를 보이고 있는 것만 봐도 쉽게 알 수 있다.
아르테미스 계획 발표와 함께 새로 발표된 완성 예상도, 기존 형태와 달리 민간업체의 참여로 민간 모듈이 추가된것이 특징이다. 이 상태를 페이즈 1 이라 하며, 아르테미스 계획이 본궤도에 오르면 모듈을 더 추가해서 페이즈 2로 진행될 예정이다. 2023년 말부터 엔진 동력 및 추진체, 정주 및 운송 지원 시설을 먼저 발사한다[6]. 기존의 페이즈 2는 ISS와 버금가는 크기였으나, 그 계획이 대폭 축소되어, 페이즈 2 완성 시에도 ISS 기준 모듈은 50%, 전체 크기는 22%정도가 된다. ISS는 6명의 고정 승무원을 갖추고 인간의 상주를 목적으로 하지만, 루나 게이트웨이는 최대 4명의 승무원에 달 주위의 외행성 탐사 지원에 초점을 두고 있다. 때문에 ISS에 부착된 다양한 과학, 공학 실험 모듈 계획은 모두 취소되었다.
메인 엔진은 이온 엔진을 탑재한다.#
주거용으로 쓸 핵심 모듈 Habitation and Logistics Outpost, or HALO 개발을 노스롭 그루먼이 선정되었다.# HALO는 2023년 11월 달 궤도에서 PPE (Power and Propulsion Element)와 결합해 루나 게이트웨이의 핵심이 된다.디자인
이후에는 지상의 케네디 우주 센터에서 HALO와 PPE가 먼저 조립된 뒤 함께 발사하는 것으로 계획이 변경되었다.
3. 궤도
기존의 우주정거장들과 달리 달 주위를 공전하기 때문에 Near-Rectilinear Halo Orbit (NRHO)라는 독특한 공전 궤도를 선택했다. 이 공전 궤도는 라그랑주 점을 지나는 타원 궤도로 달에서 3000km에서 7만km 사이 공전 궤도이다.#
이 때문에 새로운 항법 기술을 시험하고 궤도 예측 모델을 검증하여 공전 궤도의 불확실성을 줄이기 위해 캡스톤(CAPSTONE) 위성을 개발해 이르면 2021년 발사하게 된다. 임무는 9개월 정도 보고 있다. 이 위성은 발사체에 실려 우주로 올라가면 3개월에 걸친 비행을 통해 달의 목표 궤도에 도달하고, 6개월에 걸쳐 궤도 시험비행을 하게 된다.#
4. 과정
트럼프 행정부가 발표한 유인 달 탐사계획과 병행한 유인 화성 탐사계획의 일환으로 건설을 발표하였다. 호기롭게 발표한 것까진 좋았는데, 막상 개발에 들어가자 엄청난 예산의 압박을 받게된 미국은 초기 계획과 달리 유럽과 일본 등 다른 나라들과 공동 개발을 제안한다.
유럽(ESA)과 캐나다(CSA), 일본(JAXA)은 그 제안을 받아들였으나 러시아는 시큰둥 했는데, 우크라이나와의 전쟁으로 미국과 사이가 틀어져서 ISS 프로그램도 위태로운 상황이였기 때문이였다. 그리곤 소련 시절 처럼 자체적인 달 우주정거장을 계획하고 2030년까지 달 착륙을 목표로 삼았는데 계산기를 두들겨보니 이건 도저히 한 나라의 예산으론 감당하기 어려운 프로젝트임을 깨닫게 되었고 참여 쪽으로 방향을 바꾼다. 당장 미국조차 혼자서는 무리라고 판단해서 국제 협력으로 전환한 것이였다.
마침내 로스코스모스와 호주 우주국(ASA)까지 참여하면서 탄력을 받은 루나 게이트웨이 프로젝트는 2020년대 안으로 건설되어 2030년에는 달 유인탐사와 화성 유인탐사를 지원할 예정이다.
미국은 원래 2024년까지 달 궤도에 '게이트웨이' 정류장을 먼저 올려놓고 2028년까지 유인 우주선을 달에 착륙시킬 계획이었지만 아르테미스 계획을 발표하면서 2024년 달 착륙을 공약하여 정거장 건설과 유인 달 착륙이 동시에 이루어질 전망이다. 아르테미스 3 미션에서 SLS 로켓에 루나 게이트웨이의 거주 모듈이 실릴 예정이며, 그 이전부터 상용 로켓으로 전력 및 추진 설비, 그리고 달 착륙선과 같은 부분의 초기 건설을 진행할 예정이라 한다. 2021년부터 3억 3,300만 달러를 예산에 투입한다.
일본은 2020 우주기본계획에서 일본인 비행사가 참여할 기회를 확보한다는 방침을 명기했다.
2020년 11월 10일 간행된 NASA 감찰국 보고서에 따르면 결국 기존 계획에 비해 조급하게 진행되던 루나 게이트웨이 건설 계획이 위기에 놓인 것으로 알려졌다. # 당초 계획했던 것보다 빨리 게이트웨이를 건설하려는 탓에 초기 모듈인 PPE가 취소된 모듈의 역할까지 맡을 수 있도록 지속적인 설계 수정 요구가 가해졌고, 이 때문에 PPE 모듈의 완성이 지연되었다. 아르테미스 3 미션을 루나 게이트웨이가 보조하는 현재 계획을 시한에 맞게 진행하려면 모듈의 발사가 최소 2024년 2월에 이루어져야 하는데, 현재 속도로는 잘해봐야 2024년 5월 발사가 최선이라고 한다. 즉, 아르테미스 3 미션이 지연될 수밖에 없는 상황이다.
루나 게이트웨이의 건설이 앞당겨진 것은 결국 4년 빨라진 유인 달 착륙 미션을 보조하기 위해서였다. 변경된 일정에 어떻게든 맞추면서도 최대한 쓸만한 형태로 우주정거장을 건설하기 위해 NASA는 백방으로 노력했지만 상기하다시피 그 노력은 실패로 결론지어졌다. 트럼프 행정부 하에서 과학적 논리보다는 정치적 논리의 속도로 추진되던 아르테미스 계획이 제 발에 걸려 넘어진 셈이다.
4.1. 건설 일정
4.2. 루나 게이트웨이 물류 서비스 (GLS)
Gateway Logistics Services. 루나 게이트웨이의 무인 보급 과정에 해당한다. 현재는 스페이스X의 드래곤 XL이 유일한 계약 대상이다. 스페이스X는 NASA와 2억 4천만 달러 규모의 계약을 맺고 15년 간 물류 서비스를 제공하게 된다.
5. 대한민국 참여 무산
대한민국 정부도 LOP-G 사업에 참가한다는 계획을 세우고 NASA에 서한을 전달하였다. 참여하게 될 경우 초소형 큐브위성을 발사해 달 극지의 물 분포와 광물자원 탐사에 나선다. 항우연 입장에선 한정된 예산속에서 할 수 있는 최대한의 선택으로 예상된다. 만약 참가하게 된다면 전도적 우주개발국중 하나로서 소행성 원격탐사 카메라 등을 통해 미래 자원을 채취할 소행성 후보군도 고를 수 있는 권한도 가지며, 우주비행사 배출 기회도 얻는다. 2019년 한국의 참여가 무산될지도 모른다는 소식이 퍼졌을 당시 과학기술정보통신부는 아직 초기 논의 중인 사안이라며 우려를 일축했다.
그러나 2020년 5월 초, 한국은 '요건 부족'으로 후순위 참여 대상자로 분류되었다. 그동안 NASA와 로스코스모스의 주관 아래 우주인 배출 이력, 우주인 양성 역량 및 후보 우주인 보유 현황, 우주 실험 성과, 우주 개발 및 활동 성과, 우주 발사체 역량 및 성과 등 다양한 정량, 정성적 요건을 총합적으로 평가했는데, NASA의 경우 공식적으로 한국의 우주인(Astronaut) 배출을 인정하지 않기 때문에 그나마 내세울수 있는 실적인 우주인 관련 항목에서 낮은 평가를 받았을 가능성이 높다. 그리고 ISS 때와는 달리 독자적 발사체 확보에 많은 가점을 주었다고 알려져 있어, 이 부문에서도 꽤나 불리했을 것이다. 그렇다고 우주개발이나 실험에서 성과가 있던것도 아니어서 사실상 돈으로 처바르는 수 밖엔 없을텐데 알다시피 한국의 우주개발 예산은 정치권의 의지부족과 국민들의 무관심 때문에 한국의 경제규모에 비해서 정말 푼돈 수준이다. 탈락한게 어떻게 보면 당연한 수순이다.
이제 기존에 참여가 확정되어 있는 외국의 우주 당국이 중도에 참여를 포기하지 않는 이상 한국의 참여는 불가능해졌다. 사실상 '''한국은 경험 부족, 기술 부족, 예산 부족, 의지 부족으로 인해서 그냥 우주개발에서 입구컷 당한 것이다.''' 냉정하게 이야기한다면 애초에 지구궤도에서도 거의 쓰지않는 큐브셋 쪼가리 따위를 굳이 달까지 보내서 탐사한다는 계획서 따위를 들이밀었을 때부터 NASA에서 얼마나 한심하게 봤을 지도 안봐도 뻔하다.
현재 루나 게이트웨이에 참여하고 있는 국가들은 과거 ISS 때부터 우주개발의 중요성을 인식하고 막대한 예산과 최고급 인재들을 투입해서 꾸준히 경험을 쌓아온 상태이다. ISS 프로젝트가 수많은 우여곡절이 있었지만, 중도에 떨어져 나간 국가들은 단 하나도 없다. 대공황 이후 최악이라던 2009년 세계 금융 위기 때도 설사 일정에 약간의 지연은 있었더라도, 어떻게든 ISS 프로젝트는 진행했던 국가들이 이제 슬슬 결실이 보이는데, 포기할리가 없다.
설사 중도 포기하는 국가가 나온다고 하더라도, 대한민국이 그 자리에 들어간다는 보장은 전혀 없다. '''한국은 우주개발에 관해선 경험도 기술도 인력도 예산도 아무 것도 가진게 없는 후진국이기 때문이다.''' 일단 확실한 발사체도 가지고 있지 못하며[7], 우주정거장 모듈이나 관련 장비를 제작할 기술도 전무하고, 우주개발에 관한 아무런 노하우도 없으며, 우주인도 배출한 적이 없다.[8]
이렇게 기술도 경험도 인력도 없으니 들어갈려면 결국 '''돈으로 떔빵을 해야한다.''' 우주정거장 모듈을 통채로 외주로 줄 수 있을만한 조 단위의 돈을 한방에 내놓겠다고 약속을 해야 그나마 문을 두들겨나 볼 수 있다.[9] 하지만 당장 눈앞의 경제성만 따지는 관료들과 정치인들 그리고 우주개발에 무관심한 언론과 국민 정서를 생각한다면 최소한 수조 원 단위의 돈을 우주에 투자하는 것은 불가능에 가깝다. 설사 정부에서 우주개발에 대한 의지를 내비친다고 해도 분명히 그 돈이면 몇명한테 얼마씩 줄 수 있고, 당장 시급한 사업에 얼마를 쓸 수 있고 어쩌고 이런 식의 기사와 인터넷 댓글들이 폭발할게 불보듯 뻔하다.
설사 이 모든 관문을 뚫고 막대한 투자를 한다고 해도 일천한 경험으로 돈만 퍼부으려고 하면 이미 우주 기득권을 쥐고 있는 국가들에게 호구 취급 당하기 쉽다. 우주 개발에서 잔뼈가 굵은 미국도 우주왕복선 계획 종료 후 러시아의 소유즈를 빌려 타야 했는데, 러시아는 미국에게 유인 발사체 비용에 온갖 명목으로 추가 비용을 뜯어낸 바 있다. 한국도 나로호 계획에서 러시아에게 호구 취급 당하며, 러시아의 발사체를 돈 내고 시험발사 해줬단 비판이 있기도 하다.
참고로, ISS 계획에 참여했던 국가들 대부분이 이 계획에 계속해서 참여하고 있다. 한국도 ISS 계획 당시 참여를 '''제안 받았으나''', IMF 사태를 이유로 거부했었다.[10] 하지만 우주 개발이란 것이 지금 당장은 가시적인 경제성을 기대하기 어려운 것인만큼 당시의 결정은 매우 근시안적이란 비판이 관련학계를 중심으로 2020년대까지도 나온다.
하지만 당시 지도층은 물론 여론조차 안 그래도 힘든데 뭐하러 우주개발에 돈을 쏟아붓느냐는 의견이 지배적이었다. 2010년대나 되어 국산위성이 일본제 로켓을 타고 올라간다는 사실을 알려 애국심을 자극하고 JAXA의 성과에 대한 경쟁심/위기감을 타고 그나마 발사체연구에 투자할 명분을 쌓아 투자를 하는 것이지 인공위성은 몰라도 채산성도 없는 발사체 사업에 뭐하러 투자를 하느냐는 의견은 아직까지도 실존하고 있다.
하지만 여기서 돌아봐야 할께 바로 러시아와 캐나다의 사례이다. 2000년대 이후 캐나다, 러시아, 한국은 엇비슷한 수준의 경제규모(GDP)를 꾸준히 유지하고 있다. 실제 2019년 GDP 순위는 10위 캐나다-11위 러시아-12위 대한민국이었고, 2020년 추정치는 9위 캐나다-10위 대한민국-11위 러시아 순으로 세 국가간의 차이도 그리 크지 않다.
하지만 러시아는 한국의 IMF 사태보다 훨씬 경제 사정이 안 좋았을 때도 경제 개발에 써야 할 돈을 미르 등 우주 미션 유지로 전용했었다. 러시아의 경우 기반이 마련되어 있다는 차이가 있지만, 경제상황이 어렵다고 과학프로젝트를 중간에 던지지 않았다는 것이 결정적인 차이점이다. 심지어 러시아는 현재까지도 한국을 경제규모에서 뛰어넘지 못하고 있다.
캐나다의 경우 루나 게이트웨이 모듈 제작에 14억 달러 투입, NASA의 차세대 발사체 사업에 15억 달러를 투자하였다. 자체적인 발사체기술이 부족해도 유인우주선 탑승석에 대한 지분을 얻겠단 의도로, 자체적인 우주발사체가 없는 우주연구기관 중에선 사실상 달 탐사 티켓 1순위로 여겨지고 있다.
하지만 한국의 경우 중요한 시기, 매번 근시안적 경제 논리에 급급해서 장기적인 우주개발, 기초과학에 대한 투자를 무시해온 결과 앞으로 달 탐사는 고사하고, 우주개발 경쟁에서 아예 끼지도 못할 수준으로 내몰렸다.
이제 ISS가 사라지고 루나게이트웨이와 달 기지만 남게되면 우주로 나가는 길은 훨씬 더 좁아진다. 이번 프로젝트에 제대로 끼지 못하면 자체적으로 우주 개발 사업을 벌여야 하는데, 향후 기회가 적거나 아예 없을 수도 있단 것이다. 경제규모는 중국의 1/6도 안되고 절대적인 연구인력의 수와 질도 중국과 비교를 할 수 없는 상황인데 독자적 발사체조차 확보하지 못한 한국은 미래 심우주 탐사프로젝트에는 아예 발도 들여놓지 못할 가능성이 매우 높다. 미래엔 기술없이는 참가비가 점점 더 높아질 것이 당연하다.
공식적으로 확인된 것은 아니지만, 관련 학계에선 한국 정부가 NASA에 투자규모로 2천만 달러(대략 240억 규모) 정도를 제시했다는 소문이 있는데, 이게 만일 사실이라면 NASA에서도 아예 참여 의지가 없다고 봤을 가능성도 농후하다. 이 돈으로는 달까지 가는 중대형 로켓은 커녕 가성비 끝판왕 로켓 팰컨 9 발사 티켓 한 장 구매할 비용도 안 된다.
한국정부 입장에서야 발사체 사업에 1년에 2000억 내외의 예산을 배정하니 무려(!) 발사체 사업 1년예산의 10%나 되는 거금을 투자한 거라고 있는체 할 수 있을지는 몰라도 타국 우주개발기구의 입장에선 1단 로켓 제조비도 안되는 돈으로 참여를 요청하는 꼴이니 탈락이 당연하다. 참고로 이바닥에서 가성비로 유명한 팰컨 헤비나 안가라 로켓이 1발에 1억달러 내외다. 실질적으로 쓸만한 로켓들은 2~3억달러니까, 한국이 로켓하나라도 사려면 이 돈의 10배는 더 내야 하는 셈이다. 저 소문이 사실이라면 말 그대로 어린아이 푼돈 수준의 동전 몇개 들고와서 KTX 태워 달라고 떼쓴 격이다. 물론 공식적으론 제안금액이 공개된 적은 없다.
NASA와 로스코스모스가 반세기가 넘는 기간 동안 우주 개발에서 확고한 위치를 거머쥐고 있는 것은 일차적으로는 경제성을 고려하지 않은 막대한 재정적 지원 때문이었다. 물론 1970년대 이후에는 경제성도 따지게 되지만 기존 프로그램의 규모를 조정하는 수준에서 그쳤지 막대한 규모의 지원 자체는 유지되었다. 이런 투자가 가능한 이유는 각국 정부, 정치권의 자존심과 미래의 안보, 기술적 우위, 경제적 이유 등 어떠한 명분으로든 국민부터 정치계까지 우주 개발을 해야 한다는 광범위한 국가적 공감대가 형성되어 있었기 때문이기도 하다.
[1] 위성 카탈로그 번호[2] 오직 중국만 독자적인 차기 우주정거장과 달 착륙계획을 세우고 있다.[3] 극단적인 사례만 보자면 러시아는 정전으로 물탱크가 터져 물 범벅이 된 우주정거장을 우주에서 수리해서 되살린 적도 있고, 우주정거장 내에서 발생한 화재를 진화하고 수리해서 부활시킨 경험, 모듈이 우주선과 충돌한 후 대처 방안 등이 있다. 이런 산 경험이 매뉴얼을 만들고, 운용 노하우가 되는 것이다. 실제로 미르에서 나타난 문제점들이 러시아의 요구와 조언으로 ISS 제작 당시엔 거의 대부분이 반영되었다.[4] 그래서 ISS 미션을 보면 대다수가 로스코스모스 소속 우주인들과 NASA 인원들이다.[5] 상업용 발사체 및 상업용 무인화물선 이용 계획은 있다.[6] 발사 일정이 2024년 5월로 미루어졌다[A] A B 서로 조립된 상태로 동시 발사 예정[7] 이 분야에선 차라리 은하 로켓을 쏘아올린 북한이 훨씬 우위에 있다. 북한은 실제 미국과의 협상에서도 북미관계가 개선된다면 자신들의 발사체 기술을 이용해서 인공위성 발사 시장에 뛰어들겠다는 의사표시를 여러번 했다.[8] 이소연은 실질적으로 우주정거장에서 어떠한 임무를 수행한 우주인이 아니라 그냥 소유즈 타고 올라갔다 내려온 우주관광객에 불과하다. 국내에서만 우주인 배출이라고 떠들었지, 외국에선 아무도 우주인이라고 분류하지 않는다. 더 심각한 건 그마저도 1회성 홍보이벤트로 끝나버려서 남은게 없다는 것이다.[9] 하지만 이렇게 되면 또 퍼주기 논란, 국산화 타령이 시작될 것이다. 특히 하야부사(탐사선)로 증명했듯이 무인우주선과 우주자원 탐사에 관해선 일본이 상당한 기술을 확보하고 있기 때문에 외주의 일부분을 일본기업들이 챙길 가능성이 높은데, 또 이것을 가지고 혐일 정서를 자극하는 선동꾼들이 날뛸 가능성이 높다.[10] 한국 정부는 당시 IMF사태를 이유로 국제 공동 핵융합 개발 계획 ITER도 포기했다. 그나마 이것은 기존 프로젝트 회원국들이 손을 내밀어 줘서 2003년에 중국과 함께 막차를 탈 수 있었다. 이것도 9.11 이후 테러와의 전쟁으로 미국 정부가 일정을 지연시키면서 생긴 상황이었다.