국가 ‘863' 계획 우주항공 령역 전문가위원회 고문이며 중국 제1기 달탐사 프로젝트 부수석 엔지니어 강경산 원사는 유인우주공학 응용시스템의 조직자이자 리더로서 중국 유인우주공학 응용시스템의 건립과 발전을 추진하고 중국 달탐사 프로젝트의 추진자이기도 하고 주요 참여자이다. 세계적으로 처음으로 마이크로파 원격탐지기술(微波探测技术)을 이용해 달 궤도에서 달 표면에 대한 탐측을 했다.

지난 1월 3일, 중국의 ‘상아 4호’가 달 뒤면에 성공적으로 착륙해 통신중계위성 ‘오작교’를 통해 사진을 전송, 처음으로 달 뒤면의 신비한 모습을 공개했다.

그럼 중국은 달에 대해 어떤 탐색을 할 것인가? 중국이 우주공간에 대한 탐색에서 달은 어떤 역할을 할 것인가? 등 문제를 둘러싸고 중국 제1기 달탐사 프로젝트 부수석 엔지니어 강경산원사의 이야기를 들어보자.

2007년 12월,‘상아 1호’발사 축하식에서 당시의 국가주석 호금도와 악수하고 있는 강경산원사/ 자료사진

중국의 달탐사 프로젝트는 어떻게 시작됐는가?

1936년에 출생한 조선족 강경산원사는 중국공정원 원사이고 중국과학원 공간과학센터(空间科学中心) 전임 주임이다. 중국 항공기술 발전역사에서 3대 이정비로 불리우는 인공지구위성, 유인우주항공, 달탐사 프로젝트에서 강경산원사의 모습을 찾아볼 수 있다. 특히 유인우주항공과 달탐사 프로젝트에서 강경산원사는 추진자와 리더 역할을 했다.

2004년 중국의 달탐사 프로젝트가 정식 가동됐을 때 인공지구 위성 및 유인우주항공 분야에서 50년을 일 해온 강경산원사는 이 프로젝트의 부수석 엔지니어로 임명되여 프로젝트의 설계와 지휘 두 시스템의 중견으로 되었다.

“수석 지휘는 자금과 진도 및 관리를 책임지고 수석 엔지니어는 기술을 책임졌습니다. 기술적으로 문제가 생기면 우리가 볼기를 맞아야죠.” 강경산 원사는 웃으며 이렇게 말했다.

2002년 12월, ‘신주 4호’ 발사현장에서

미국과 구쏘련은 40년전에 벌써 우주경쟁을 해왔다. 달탐사에 있어 중국은 신예라고 할 수밖에 없다. 그만큼 기술적으로 직면한 어려움과 도전성을 가히 짐작할 수 있다.

강경산원사의 회억에 따르면 달탐사를 시작하기 위해 중국 과학가들은 북경 교외의 항공타운에 실험장을 설치하고 직경 4메터, 높이 8메터의 되는 원통을 달 삼아 반복적으로 모의실험을 했다 한다.

“조건과 기술이 제한된데다 경비도 부족했습니다. 이러한 환경이 오히려 혁신하도록 사람들을 분발시켰습니다. 어려움은 가끔은 혁신적 사유를 불러일으키기도 하지요.” 강경산 원사의 말이다.

제1기 달탐사 프로젝트에서 기술적 난제를 해결하는 것이 결코 쉬운 일이 아니였다. 중대 기술 난제 앞에서 의문이 생기고 동요도 있었다고 그는 솔직히 말한다. 특히 달탐사 장비에 사용되는 재료들은 반드시 초저온에 견딜 수 있어야 했는데 실패에 실패를 거듭했다. 사처에서 재료를 찾고 물리분석을 해야 했다.

달탐사 프로젝트 실시 전 단계에 어떤 성과가 있었나?

강경산 원사(자료사진)

중국의 달탐사 프로젝트는 ‘궤도 진입, 착륙, 귀환’ 세 단계로 나뉜다. 궤도 진입과 착륙은 이미 완성, 강경산원사는 제1기 달탐사 임무를 완성한 후 부수석 엔지니어 직에서 퇴임했다. 하지만 현재 여전히 달탐사 프로젝트의 고급 고문직을 맡고 있다.강원사에 따르면 중국은 달에 대한 연구에서 4개 목표를 세웠다.

첫째, 달 자체에 대한 연구로서 달을 궤도에서 연구할 수도 있고 지구에서 연구할 수 있게 한다.

둘째, 달우에서의 연구로서 달에 착륙하고 달과 달 주변 환경에 대해 연구한다.

셋째는 달을 둘러싼 연구이며 넷째는 달을 탐측기지로 하여 더 심(深)우주 영역에로의 연구를 한다.

2007년 10월 ‘상아 1호’가 발사되어 달 표면 상공 200km 궤도에 진입, 마이크로파 원격 탐지기술로 탐측한 달 표면의 3차원 입체영상을 전송, 이에 따라 세계 첫 달 전체 지도가 작성되었으며 달에 관한 많은 데이터를 확보할 수 있었다. 이중 중국 마이크로파 원격 탐지기술의 개척자가 바로 강경산원사이다.

“미국의 ‘아폴로’호는 착륙점의 표본을 확대해 달 전체의 모형을 만들었는데 이건 미타한 점이 많습니다. 우리가 마이크로파 원격 탐지기로 탐지해 낸 데이터로 제작한 달 지도는 세계 제일 첫 ‘마이크로파 달 지도’이며 기타 과학에도 응용될 수 있었습니다. ” 강경산원사의 말이다.

마이크로파 탐측을 통해 달 토양의 밀도, 두께에 대해 진일보의 연구를 할 수 있었다. 중국의 연구에 따르면 달 토양은 평균 5~6메터이며 표면이 장작이 타고난 후 재처럼 부드럽고 밀도가 아주 작다. 달 토양의 가장 깊은 곳은 대략 100메터, 가장 얕은 곳은 몇센치메터밖에 안된다.

강경산원사에 따르면 과거에는 달이 형성된지 40 ~ 50억년이 된다고 추측했는데 현재 연구에 따르면 달 토양이 원래 추측하던 것보다 옅은 만큼 달이 형성된 시간도 대략 35억년으로 추정된다고 했다.

‘상아 2호’는 ‘상아 1호’의 예비 위성인데 비행궤도가 원래의 200km로부터 100km로 하강해 달 가시광 영상의 해상도가 더 높아졌다.‘상아3호’는 달 정면에 착륙, 이 위성에는 달탐사 로봇인 옥토끼가 탑재되었다. 이는 1976년 구쏘련에서 발사한 ‘루나 24호’ 이후 처음으로 달착륙에 성공한 달탐사 선이다.

강경산원사에 따르면 마이크로파 원격 탐지기술은 달탐사 과정에 줄곧 사용될 뿐만 아니라 앞으로 더 먼 우주공간의 탐측, 예를 들면 화성 탐측에 있어서도 역시 이 기술이 사용될 것이라고 했다.

‘상아 1호’에 탑재된 마이크로파 원격 탐지기는 달 뒤면에 대해서도 탐측했다. 례를 들면 달 표면 온도, 유전제 상수, 달 토양과 지형, 광산 등에 대해 탐측했다. 이와 같은 전 단계 연구를 거쳐 이번에는 ‘상아 4호’를 발사해 달 뒤면에 착륙한 것이다.

강경산 원사에 따르면 달 뒤면 착륙은 정면 착륙보다 도전성이 훨씬 더 크다. 뒤면이기에 직접적인 통신이 불가능하므로 먼저 통신중계위성인 ‘오작교’를 쏘아올려 달 뒤면과 지구와의 통신이 가능하게 했다. 또한 ‘상아 1호’와 ‘상아 2호’의 탐측으로 달의 남극이 특수한 의의가 있다고 여겨 이번의 착륙지점을 남극으로 정했다.

사실 달 자체는 정면, 뒤면이라는 개념이 없다. 뒤면이라는 것은 지구에 있어서의 개념이다. 우리가 지구에서 볼 수 있는 부분을 정면, 볼 수 없는 부분을 뒤면이라고 한다. 달은 공전 주기와 자전 주기가 같기 때문에 지구에서는 항상 달의 같은 면만 볼 수 있다.

달은 우주속에 완전히 노출되어 있다. 이른바 노출됐다고 하는 것은 대기층이 없다는 뜻이다. 이 때문에 우주의 많은 사선(射线), 입자들이 달에 떨어져 그 표면에 남아있을 수 있다. 이러한 것들에 대한 연구와 분석을 통해 우리는 우주의 기원, 우주 사선, 여러가지 입자와 그 성분에 대해 연구할 수 있으며 지구와 달의 관계, 우주공간 등에 대해 연구할 수 있다.

‘상아 4호’는 달 뒤편의 심(深)우주에서 오는 저주파 전파 관측, 달 토양에 식물을 심는 실험, 달 뒤면 지질층과 토양의 구성 성분 및 지하수 탐사 그리고 방사선 측정을 통해 대기층이 없는 달 표면과 태양활동간의 상호 작용을 밝힐 단서를 수집할 전망이다.

달은 우리가 심우주공간으로 나가는 발판?

강경산 원사는 달을 탐사하는 최종 목표는 더 먼 우주공간으로 나갈 때의 발판으로 삼기 위해서라고 했다. 달을 기지, 혹은 발판으로 삼아 더 먼 우주공간으로 나아가는 것이다. 지금의 관점으로 보면 달에는 우리가 더 멀리 갈 수 있는 원료, 물, 그리고 연료가 있다. 앞으로 더 먼 우주공간으로 나가게 될 경우 우선 달에 도착해 현지에서 이러한 것들을 조달받을 수 있다. 이번에 ‘상아 4호’를 쏘아올렸다면 다음에는 ‘상아 5호’를 올려보낼 것이다. 이미 금년 말에 쏘아올린다 했다. 내년이면 달 궤도 진입, 착륙, 그리고 귀환 등 전체 달탐사 프로젝트가 기본적으로 결속된다. 그후 후속적인 것들중 하나가 바로 달에 과학연구 기지를 건립하는 것이다.

하지만 달에 기지를 건립하려면 해결해야 할 난제들이 적지 않다.

강경산원사는 해결해야 할 관건적인 문제는 온도에 관한 것이라고 했다. 달에서는 주야 온도차이가 매우 크다. ‘상아 1호’의 아주 큰 공헌은 위성 본신이 영하 100여도의 저온에 견딜 수 있었다는 점이다. 마이크로파 원격 탐지기는 안테나가 외부에 로출되었는데 실험에서는 초저온때문에 쩍하면 문제가 생겼다. 1년 여 동안 노력해서야 끝내 기술적으로 이 난제를 해결할 수 있었다.

우주비행사가 달 기지에서 생활하려면 초저온에 견딜수 있는 환경제어-생명유지 시스템이 있어야 한다. 기지는 보온이 돼야 하며 밀페돼야 할 것이다. 그러므로 상응한 조건이 이루어져야 한다. 현재 유인우주 착륙 즉 사람이 달에 착륙해서는 밤을 지낼 수 없다. 아직까지 초저온에 견딜 수 있는 우주복이 없으므로 장시간 달에 머물 수 없다.

강경산 원사는 ‘상어 1호’와 ‘상아2호’는 이미 초저온에 견딜 수 있는 전지를 제작해 냈다고 말했다. 이 전지는 초저온에서 작동되며 기지가 항온을 유지하도록 전원을 공급할 수 있다. 즉 이미 방사성 동위원소 전지를 만들 수 있다고 했다.

강경산원사에 따르면 중국의 달탐사 프로젝트 후기 계획도 이미 나와 있다. 중국은 2049년전으로 달에 과학연구 탐측기지를 건립할 것인데 그 도중 유인착륙도 할 것이라는 것이다.

강경산 원사는 2035년 전으로 달에 기지를 건립하고 연후 달 유인착륙과 화성 탐측 및 화성 유인착륙이 이루어지기를 희망한다고 말했다.

강원사는 이로써 심우주에 대한 탐측이 진행될 것이라고 봤다. 예를들어 태양계의 기원과 조기진화, 지구와 유사한 행성과 태양계 천체의 비교연구, 생명과 관련 물질의 기원과 진화, 태양활동과 행성간 공간환경, 소천체의 충돌과 재해, 심우주공간의 이용가능한 자원의 개발이용, 전경, 평가 등이 모두 이러한 계획의 틀 속에 들어있다.

/출처 흑룡강신문