모든 것이 계획대로 진행된다면 2022년 언젠가 나사(NASA)의 우주 발사 시스템 로켓(SLS)이 첫 비행을 위해 플로리다주 케이프 커내버럴에서 발사될 것입니다. 높이가 완전히 111.25m인 거대한 SLS 로켓은 2월 이전에 발사될 예정이지만 아마도 여름까지는 아닐 것입니다. 아르테미스 1호로 알려진 이 우주선은 진정으로 인류가 달로 돌아오는 시작을 알릴 것입니다.
현재 2024년 5월로 예정되어 있는 아르테미스 2호 임무는 아르테미스 1호를 반복하지만 이번에는 우주비행사들로 구성됩니다. 달 주위를 순환하는 여행에서 그들은 이전의 어떤 우주비행사보다 더 멀리 우주로 갈 것입니다. 그리고 다음 우주비행사를 태우고 달에 착륙하게 될 아르테미스 3호가 나옵니다.
이 핵심 임무 사이에는 우주 비행사가 달 궤도에 도달할 때 임무를 완료하는 데 필요한 모든 것을 갖추도록 하기 위해 일련의 다른 발사가 있을 것입니다. 아르테미스 프로그램의 장기적인 성공에 절대적으로 중요한 것은 게이트웨이 달 우주 정거장입니다.
게이트웨이는 달 주위를 도는 다중 모듈 우주 정거장이 될 것입니다. 달 표면 방문을 위한 스테이징 포스트 역할을 하고, 달을 원격으로 관찰할 수 있는 궤도 플랫폼을 제공하고, 달 암석을 분석하고 기타 과학 연구를 수행할 실험실을 제공할 것입니다. 미국, 유럽 10개국, 캐나다, 일본 간의 국제적 노력입니다.
공상 과학 소설처럼 들릴지 모르지만 매우 현실적입니다. 그리고 아주, 아주 멋진 일입니다!
게이트웨이는 국제우주정거장이 지구 저궤도를 방문하는 우주비행사를 위해 하는 것처럼 달을 방문하는 우주비행사를 위한 임시 집과 작업 공간 역할을 할 것입니다. 달의 초기 탐사 동안 우주비행사들은 최대 3개월 동안 게이트웨이에서 살며, 때때로 달 표면에 영구적인 기지를 설치할 수 있는 과학 또는 테스트 장치를 수행하기 위해 달 표면으로 내려갑니다.
이미 게이트웨이를 위해 의뢰된 두 가지 실험은 유럽 우주국(ESA)에서 제공하는 방사선 모니터와 우주 기상 기기 제품군입니다. 방사선 모니터는 우주에서 접할 수 있는 건강에 해로운 수준의 방사선으로부터 우주인을 안전하게 보호하는 방법을 결정하는 데 도움이 됩니다. 우주 기상 장비 세트는 코로나 질량 방출이라고 불리는 폭발 동안 태양이 방출하는 입자의 강도를 측정하기 때문에 이것과 관련이 있습니다.
현장 자원 활용 기술을 개발하는 데 큰 중점을 둘 것입니다. 이것은 예를 들어 물, 산소, 로켓 연료 및 건축 자재와 같이 우주 비행사가 필요로 하는 것을 제조하기 위해 달에서 발견된 자원을 사용하여 달 표면 또는 바로 아래에서 발견되는 재료에서 추출하거나 제조할 수 있음을 의미합니다.
모듈
게이트웨이는 국제우주정거장(ISS)보다 작지만 단일 로켓으로 발사하기에는 너무 큽니다. 대신, 일련의 발사에서 달 주위에 배치될 다수의 모듈로 구성됩니다.
그 중심에는 미국 Maxar Technologies에서 개발 중인 동력 및 추진 요소가 있습니다. 이 모듈은 태양광 패널을 사용하여 전력을 생성합니다. 그것은 또한 정거장을 다른 궤도로 이동시키기 위해 '태양 전기 추진' 장치(또는 이온 엔진)를 사용하여 그 동력을 추진력으로 변환할 수 있습니다.
HALO(Habitation and Logistics Outpost) 모듈은 Northrop Grumman Innovation Systems에서 공급하고 있습니다. 이것은 우주 비행사가 살 수 있는 첫 번째 모듈이 될 것입니다. 여기에는 우주비행사를 태운 오리온 우주선의 도킹 포트가 포함될 것입니다.
이 두 모듈이 함께 작동 가능한 초기 스테이션을 형성합니다. 처음에는 별도로 발사한 다음 우주에 도킹할 계획이었지만, NASA는 이제 두 개의 모듈을 함께 고정하고 2024년 11월 SpaceX Falcon Heavy 로켓으로 한 번 발사할 예정입니다.
이것은 Artemis 3 달 착륙 임무를 위한 게이트웨이의 구성이 될 것이지만 곧 ESA에서 제공하는 모듈과 결합될 것입니다. 유럽은 게이트웨이(Gateway)와 아르테미스(Artemis) 임무의 주요 기여자입니다. 특히 이탈리아는 우주 정거장 설계 및 제조 분야에서 뛰어난 유산을 보유한 중요한 파트너입니다. ISS의 가압 모듈 중 약 절반은 Turin의 Thales Alenia Space에서 공급했습니다.
Thales Alenia Space를 공동으로 소유한 이탈리아 회사인 Leonardo의 우주 활동 코디네이터인 Luigi Pasquali 는 “그것은 훌륭한 유산 입니다. 이를 통해 회사는 게이트웨이에 여러 모듈을 제공하는 계약을 따낼 수 있었습니다.
첫 번째는 급유, 기반시설 및 통신을 제공하는 유럽 시스템(ESPRIT)이 될 것입니다. 이것은 두 부분으로 구성되며 첫 번째는 스테이션의 달 통신 시스템이 될 것입니다. 이것은 첫날부터 필수 구성 요소이므로 사전에 제조되고 2024년 출시를 위해 HALO 모듈에 부착될 예정입니다. ESPRIT의 두 번째 부분에는 추가 연료 탱크, 창문이 있는 거주 복도 및 도킹 포트가 포함될 것입니다. 현재 2027년 출시를 목표로 하고 있다.
또한 Thales는 일본에서 공급하는 생명 유지 시스템을 포함하는 I-HAB(International Habitation Module)도 제공할 예정입니다. 마지막으로 캐나다는 ISS 및 우주 왕복선 프로그램에 기여한 것과 유사한 8.5m 길이의 로봇 팔을 생산하고 있습니다.
달에 대해 자세히 알아보기:
게이트웨이
우주선
물론, 우주 비행사를 달에 데려다 줄 방법이 없다면 달 궤도를 도는 우주 정거장은 아무 소용이 없습니다. 이것이 Orion Multi-Purpose Crew Vehicle이 등장하는 곳입니다. 승무원 모듈은 미국의 Lockheed Martin을 통해 NASA에서 공급하고 있으며 최대 6명의 우주비행사를 수용할 수 있지만, 우주선의 핵심은 ESM(유럽 서비스 모듈)입니다.
유럽의 에어버스 회사에서 제공하고 있습니다. ESM 의 Airbus 산업 관리자인 Siân Cleaver 는 "ESM은 우주 비행사가 생활하는 데 필요한 모든 것을 제공합니다 .
ESM은 Airbus에서 제조한 ATV(Automated Transfer Vehicle)를 기반으로 합니다. ATV는 국제 우주 정거장에 대한 유럽 우주국의 기여 중 하나였습니다. 그것은 저궤도에 있는 시설을 오가는 화물을 운반했습니다. 그러나 ESM으로 변환하여 달에 도달하려면 한 가지 매우 분명한 차이점이 필요합니다.
"바닥에 거대한 메인 엔진이 있습니다."라고 Cleaver는 말합니다.
첫 번째 ESM은 2022년 Artemis 1 임무를 준비하기 위해 이미 Space Launch System 로켓 위에 있습니다. 두 번째 ESM은 승무원 캡슐과 짝짓기 위해 플로리다로 배송되었습니다. 이것은 아르테미스 2호 임무에 우주비행사를 태운 최초의 오리온이 될 것입니다. Cleaver와 동료들은 달 표면으로 하강하기 전에 우주 비행사를 게이트웨이 스테이션으로 데려다줄 ESM 3를 개발하고 있습니다.
“확실히 감동적입니다. 나는 매우 운이 좋다고 느낀다. 인간 우주 비행사에서 일하는 것이 항상 제 꿈이었습니다.”라고 Cleaver는 말합니다.
아르테미스 3호의 우주비행사들은 SpaceX Starship 우주선 내부의 달 표면으로 왕복할 것입니다. 그 후 NASA는 표면을 오가는 일상적인 임무를 위해 더 작은 달 착륙선을 개발하기 시작했습니다.
우주복
달 위를 걸으려면 분명히 우주복이 필요합니다. 이것은 단순한 의복이 아닙니다. 우주복은 우주 비행사에게 필요한 보호 기능과 유용성을 제공하기 위해 끊임없이 진화해 왔습니다. 아르테미스 달 착륙을 위해서는 완전히 새로운 차원으로 진화해야 합니다.
우주복을 의복이 아니라 착용하는 유연한 우주선으로 생각한다면, 우주복을 만드는 것과 관련된 복잡성에 더 가까워집니다. 게다가 우주비행사의 움직임 방해요소는 최소화 해야합니다.
NASA는 eXploration Extravehicular Mobility Unit, 즉 xEMU를 설계하고 있습니다. 우주복의 이동성에 대한 큰 문제는 내부 공기의 압력입니다. 우주 비행사가 팔다리를 구부리면 재료가 압축되어 슈트 내부의 부피가 줄어들어 우주 비행사의 움직임에 저항하는 기압이 증가합니다.
압축성 직물보다 조인트에 베어링을 사용하면 이 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 1969년 Neil Armstrong 과 Buzz Aldrin 이 달 여행에서 착용한 Apollo 우주복 은 팔에만 베어링을 사용했지만 xEMU는 팔, 허리, 엉덩이, 허벅지 및 발목 관절에 베어링을 사용합니다. 슈트는 또한 우주비행사들이 기압을 다양하게 하여 무릎을 꿇기 위해 기압을 낮출 수 있도록 합니다.
대체로 새로운 혁신은 우주 비행사에게 훨씬 더 많은 유연성과 훨씬 더 편안한 작업 환경을 제공해야 합니다. 그것은 우주복의 유연성과 결합된 낮은 달 중력 때문에 일종의 구불구불한 보행을 개발한 아폴로 우주비행사보다 더 정상적으로 걸을 수 있게 해주어야 합니다.
위치
게이트웨이는 달의 북극과 남극을 가로지르는 커다란 타원형 경로를 따라 달을 공전할 것입니다. 궤도를 완료하는 데 거의 7일이 소요됩니다. 달에서 가장 멀어지면 70,000km 가까울때는 3,000km 이내로 접근합니다.
궤도는 달의 극지방, 특히 얼음 퇴적물이 풍부한 것으로 생각되는 남극의 육지에 더 쉽게 접근할 수 있게 해줍니다. 또한 게이트웨이가 지구의 시야에서 가려지는 데 시간이 거의 걸리지 않기 때문에 지구와 뛰어난 통신 가능성을 제공합니다.
향후 계획
게이트웨이가 할 첫 번째 일은 달에 영구적인 기지를 더 쉽게 구축할 수 있도록 하는 것입니다. Pasquali는 "Gateway는 실제로 달 표면에서 큰 존재를 개발할 수 있는 전략적 역할을 합니다."라고 말합니다.
달 기지에 생명을 불어넣을 장비와 기반 시설을 점진적으로 개발할 수 있는 안정적이고 안전한 작전 기지를 제공할 것이기 때문입니다.
“알아, 정말 촌스럽다는 걸 알지만, 달을 볼 때마다 나는 항상 우리가 곧 거기에 갈 것이라는 사실을 생각한다. 그리고 다음 날 클린룸에 있는 우주선을 보고 '좋아, 내가 하고 있는 일이 진짜 목적을 가지고 있다'고 생각합니다."라고 Cleaver는 말합니다.
그리고 1970년대에 축소된 달 탐사와 달리 이번에는 장기적인 목적을 염두에 두고 진행되고 있습니다. 2021년 11월, NASA는 아르테미스 3호의 달 착륙 이후에 NASA가 달 표면을 최소 10번 더 방문하는 지속 가능한 프로그램을 개발하고 있다고 확인했습니다.
그리고 그 이상으로 화성이 손짓합니다. 이것이 오리온 우주선이 달을 오가는 '그냥' 여행 이외의 용도가 있음을 나타내기 위해 다목적 승무원 차량이라고 불리는 이유 중 하나입니다.
또한 게이트웨이는 지구 자기장의 보호 범위를 훨씬 벗어나 우주 비행사의 건강에 대한 심우주 방사선의 영향을 완전히 평가할 수 있습니다. 이것에 대한 지식은 심우주에서의 순항 시간이 최소 9개월이 될 화성으로의 여행에 매우 중요합니다.
요컨대 게이트웨이는 모든 미래 탐색에 필수적입니다. 역사는 우리를 달로 되돌려 보내는 것보다 인류가 태양계 전체를 탐험하는 관문으로 되돌아볼 수 있습니다.
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