영구적인 달 기지를 건설하기 위한 장대한 퀘스트

리처드 홀링햄
2023년 3월 20일

달에 발을 디딘 소수의 우주비행사들은 표면에서 보낸 시간이 하루도 채 되지 않았습니다. 몇 년 동안 지속될 정착지를 어떻게 건설합니까?

나의 1980년대 Usborne Book of The Future를 믿어야 한다면(솔직히 내가 자랄 때 그것은 나의 성경 역할을 했다) 21세기 초에 평면 스크린 TV, 전기 자동차, 전화와 함께 "음향뿐만 아니라 사진도 포함" – 달에 있는 도시에서 생활하고 일하는 우주비행사가 있을 것입니다.

가압된 지하 통로로 연결된 광대한 돔을 점유한 "Moonies"는 컴퓨터 뱅크로 둘러싸인 콘솔에서 작업하거나 달 광산으로 가는 도중에 달 지프를 타고 표면을 가로질러 튕겨 나갔습니다.

그러나 1972년 마지막 우주비행사가 마지막 발자취를 남긴 이후로 한때 사람들이 달을 점령했다는 유일한 증거는 깃발 몇 개, 로버 3대, 카메라 12대, 인간 배설물 96봉지뿐입니다 . 우리가 약속한 달 기지는 어떻게 되었습니까?

"오늘 우리가 하고 있는 일의 큰 목표 중 하나는 이것이 깃발과 발자국이 아니라는 것을 확인한 다음 다시 취소되는 것입니다."라고 탐사 시스템 개발 미션 디렉터 아키텍처 개발 사무소의 전략 및 아키텍처 책임자인 Nasa는 말합니다. 누주드 메랑시. NASA가 아닌 곳에서 말하자면 Merancy는 기관의 달 귀환을 계획하는 핵심 인물 중 하나라는 뜻입니다.

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그녀는 "우리는 앞으로 나아가는 불가피한 과정이 될 수 있도록 토대를 마련하고 싶다"며 "지난 50년 동안 그랬던 것처럼 다시 낮은 지구 궤도 너머를 탐험하지 않고 50년을 보내지 않을 것"이라고 말했다.

그리고 지금까지 그 계획은 실행되고 있습니다. NASA의 첫 무인 아르테미스 임무는 우주에서 거의 4주 만에 2022년 12월 지구로 돌아왔습니다 . 달을 훨씬 넘어 여행하면서 Orion 캡슐, 유럽 우주국(Esa) 서비스 모듈 및 자신을 폭파시킨 거대한 SLS 로켓 의 성능을 입증했습니다. 아르테미스 2세는 2024년에 최초의 우주비행사를 달 궤도에 태울 예정이며, 아르테미스 3세 기간 중 10년 중반에는 2명의 우주비행사가 달 남극 근처에 착륙할 예정입니다. 그들 중 적어도 한 명은 여성일 것이다.

마지막 아폴로 임무의 승무원인 진 서넌과 해리슨 슈미트는 지금까지 우주비행사 중 달 표면에서 가장 오랜 시간을 보냈습니다. 총 75시간이었습니다. Cernan은 그것을 캠핑 탐험에 비유했습니다. 그들은 소형 착륙선 내부의 해먹에서 먹고 자고 우주복을 입고 밖으로 나갔습니다. 이에 비해 Artemis III의 우주비행사는 약 1주일 동안 달에 머물 예정이며 몇 가지 더 많은 집의 편안함과 훨씬 더 많은 공간을 기대할 수 있습니다.

그들이 사용할 착륙선은 Elon Musk의 SpaceX에서 제공하고 있으며 원래 100명을 화성으로 수송하기 위해 고안된 Starship 개념을 기반으로 합니다 . NASA는 두 사람만 달에 보내기를 원한다는 점을 감안할 때 실험실을 위한 충분한 공간, 로버를 위한 보관소, 심지어 침대, 부엌, 화장실과 같은 몇 가지 가정적인 편의 시설도 있어야 합니다.

Merancy는 "이 시점에서 많은 세부 사항을 논의할 수 있을지 모르겠습니다."라고 말합니다. "하지만 그렇습니다. [SpaceX]가 제안한 솔루션은 정부 요구 사항을 초과하므로 다른 목적으로 그 마진을 어떻게 사용할 수 있는지에 대한 다른 논의가 진행되고 있지만 현재 합의된 사항은 없습니다."

방사능, 극한 온도 및 운석 충돌이라는 세 가지 주요 문제를 처리하고 있습니다. – Aidan Cowley

Artemis III 착륙선의 최종 사양이 무엇이든, 후속 임무 중에 우주비행사는 장기간 달에서 살며 더 멀리 탐험할 것입니다. 이것은 그들이 우주선을 기지로 사용하고 가압된 달 탐사선을 타고 여행하는 것을 포함할 가능성이 높습니다.

"달에서 비행 거리를 확보하려면 이동성 시스템이 필요합니다. 승무원은 도보로 멀리 갈 수 없습니다."라고 Merancy는 말합니다. "우리가 하고 싶은 과학은 달 주변의 많은 위치에 있으며 목표는 한 달 또는 더 나은 여행이 가능한 시스템을 구축하는 것입니다."

하지만 오래 머무를수록 위험해집니다.

독일 쾰른에 있는 Esa 유럽 우주비행사 센터(EAC)의 과학 고문인 Aidan Cowley는 "방사선, 극한 온도 및 운석 충돌이라는 세 가지 주요 문제를 다루고 있습니다."라고 말합니다. 지구에서 우리는 두꺼운 대기와 자기권으로 알려진 행성을 둘러싼 자기 거품에 의해 이러한 최악의 영향으로부터 보호됩니다 .

"달에서는 훨씬 더 위험한 선량 수준의 태양 복사와 우주선에 노출되며 온도는 낮에는 100C(212F)에서 밤에는 -180C(-292F)까지 다양합니다."라고 Cowley는 말합니다. "그러면 달을 보고 분화구를 보기만 하면 됩니다. 달은 미세 운석의 충돌에 의해 끊임없이 튕겨 나가고 있으며 이것은 본질적으로 시간이 지남에 따라 표면의 모든 것을 제거하고 손상시킵니다."

Cowley는 부피가 크고 값비싼 서식지를 지구에서 가져오는 대신 육지에서 생활하는 것을 선호합니다. "우리 문명의 역사를 살펴보면, 우리가 새로운 위치, 새로운 대륙으로 이동할 때마다 우리는 어떤 자원이 있는지 둘러보고 우리 자신을 유지하기 위해 사용합니다."라고 Cowley는 말합니다. "이것이 우리가 지구 전체에 확산된 방법입니다."

그리고 달의 천연 자원은 즉각적으로 드러나지 않지만 – 초목, 식량 또는 흐르는 물이 없습니다 – 약간의 광물 자원, 햇빛 및 얼음이 있습니다.

폐열이 있으면 열을 다른 용도로 사용하십시오 – Rachel Klima

워싱턴 DC 근처에 있는 Johns Hopkins Applied Physics Lab 의 Rachel Klima는 "장기적으로 정말로 하고 싶다면 우리가 가져오거나 추출한 모든 자원을 최대한 활용해야 합니다."라고 말합니다. 달 표면 혁신 컨소시엄(Lunar Surface Innovation Consortium)의 이사인 Klima의 그룹은 우주 기관, 학계 및 산업계를 한데 모아 달 탐사의 미래를 계획합니다.

"폐열이 있으면 그 열을 무언가에 사용하십시오. 산소를 생성하려고 할 때 폐금속이 있으면 금속을 사용하십시오. 폐 고철이 있으면 고철을 사용하십시오. "라고 Klima는 말합니다. "당신은 쓰레기를 버리고 싶지 않아!"

지난 10년 동안 Cologne에 있는 Cowley의 팀은 그 주문을 마음에 새겼습니다. 그들은 가장 풍부한 달 자원 중 하나인 달의 먼지 또는 표토를 벽돌로 만드는 데 능숙해졌습니다.

"저는 달에 벽돌 공장을 짓고 싶다고 사람들에게 농담을 합니다."라고 그는 말합니다. "그리고 처음에는 모두가 '그건 말도 안 돼'라고 생각하지만 문제를 생각하고 해결하기 시작합니다."

Esa는 이제 달의 표토와 유사한 특성을 가진 먼지를 실험하면서 달 벽돌을 만드는 여러 가지 방법을 개발했습니다. 한 가지 방법은 Bond 악당의 핸드북에서 바로 나온 것이며 거대한 거울과 햇빛을 집중시키는 일련의 확대경을 포함합니다. 빛의 열은 먼지를 함께 녹이는 데 사용되며, 이는 달 먼지용 3D 프린터인 레이어로 쌓일 수 있습니다.

Esa 과학자와 엔지니어는 태양광 오븐에서 먼지를 가열하고 마이크로파로 표토를 폭격하여 벽돌을 만들었습니다. 사실, 그들은 그것에 매우 능숙해지고 있습니다.

Cowley는 "우리의 추정에 큰 성공은 없습니다."라고 말합니다. "사람들은 수만 년 동안 벽돌을 만들어 왔지만 어려운 부분은 다른 세계에서 벽돌을 만드는 것입니다." 그리고 그것이 다음 단계입니다. 미래의 한 가지 아이디어는 실험적인 외계 벽돌 제작자가 될 수 있습니다.

나는 우주 비행사 동료들이 달에 벽돌을 쌓는 아이디어를 좋아합니다. 재미있을 것입니다. – Aidan Cowley

성공하면 벽돌을 사용하여 전체 달 구조를 구축할 수 있습니다. 아마도 풍선 모듈을 감싸거나 사라진 착륙선의 용도를 변경할 수 있습니다. 그렇다면 우주 비행사가 언젠가는 벽돌 쌓기 기술을 습득해야 한다는 의미일까요?

"저는 우주비행사 동료들이 달에 벽돌을 쌓는 아이디어를 좋아합니다. 재미있을 것입니다."라고 Cowley는 인정합니다. "그러나 나는 그것이 아마도 협업 방식으로 함께 일하는 로봇을 사용하는 작은 자동 시스템이 될 것이라고 생각합니다. 그러나 아마도 인간은 건설 현장의 감독처럼 어느 시점에 관여할 수 있습니다."

하지만 집을 지을 로봇이 있더라도 우주비행사가 호화롭게 살 것이라고 상상하지 마세요. Klima는 "아늑할 것"이라고 말합니다. "나는 당신이 다른 방식으로 쌓인 거실이 있거나 다목적 공간이 있는 디자인을 본 적이 있는데, 사생활이 많이 보장되지 않을 것입니다."

8년 전, Esa의 전 국장 Jan Wörner는 처음으로 달에 마을을 건설하겠다는 제안을 밝혔습니다 . 오늘날 이러한 계획은 그다지 설득력이 없어 보입니다. 달에 대한 통신 및 내비게이션 서비스를 제공하는 위성과 같은 장기 달 인프라 임무를 위해 우주 기관과 업계 간에 이미 계약이 체결되었으며 달의 얼음에서 물을 추출하고 태양광 발전소에서 전기를 추출하는 계획이 고안되고 있습니다 . 나사의 비전이 유일한 것이 아닐 수도 있습니다. 중국과 같이 자체적인 달 야망을 가진 다른 국가의 계획이나 달에서 돈을 벌려는 민간 벤처가 있을 수 있습니다.

NASA의 Merancy는 향후 10년 안에 달 마을을 약속하지 않도록 조심하지만 향후 10년 이내에 인간이 달에서 살고 일할 수 있는 최소한의 기본 기반을 갖게 될 것이라고 믿습니다. 희망적으로 매년 발생하는 임무이며 우리는 다른 지역을 탐험할 수 있는 많은 능력을 가져야 합니다."

따라서 Usborne Book of the Future의 낙관주의를 반복할 위험을 무릅쓰고 40년 후에 이 책을 읽는다면 달 기지를 갖게 될 것이라고 자신 있게 예측합니다.

이미지 출처:  R_Type/Getty Images