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미국 달 탐사 계획에 일본 참여
달 기지의 열쇠를 쥐고 있는 수자원

정부는 10월, 미국이 주도하는 달 탐사계획 ‘아르테미스 계획(Artemis Program)’으로의 참여를 결정했다. 하지만 미국이 계획의 전제로 하고 있는 달의 수자원이 풍부할지에 대한 의문의 목소리도 있다. 자원으로써 이용이 가능한 충분한 물이 존재하는지는 달 탐사를 목표로 하는 우주 스타트업 기업들에게도 중요한 문제이다. 수자원에 대한 상세한 조사가 앞으로의 쟁점이 될 것으로 보인다.

-- 로켓 연료로 활용, 화성 탐사도 좌우 --
NASA는 10월 25일, 2022년 12월에 달에 탐사차량 ‘VIPER’를 착륙시킨다는 계획을 발표했다. 목적은 달의 수자원 분포 조사이다. 달의 남극 부근에서 100일 동안 길이 1m의 드릴로 지면을 굴삭해 물이 있는지를 조사할 예정이다.

미국이 추진하는 아르테미스 계획에서는 2024년에 남녀 2명의 우주비행사를 태워 달에 착륙하는 것만이 아닌, 2028년까지 달 기지 건설을 시작해 지속적으로 우주비행사를 체류시킬 계획이다. 그 열쇠를 쥐고 있는 것이 달의 수자원이다.

물은 음료수 등 우주비행사의 생활에 반드시 필요할 뿐만 아니라 수소와 산소로 분해되어 로켓 연료를 만드는 원료가 되기도 한다. 이 연료로 달 기지와 달 주위를 회전하는 우주스테이션을 연결하는 로켓을 발사해 향후, 화성 탐사를 위한 로켓의 연료도 보급할 수 있다. 연료를 현지에서 조달함으로써 달과 화성의 탐사에 소요되는 비용을 큰 폭으로 낮추려는 전략이다.

“달의 물 분포와 그 규모가 확실하지 않으면 아르테미스 계획 구상이 성립되지 않는다’. 우주정책위원회 위원장대리를 맡고 있는 마쯔이(松井) 지바(千葉)공업대학 혹성탐사연구센터소장은 이렇게 지적한다.

-- 추정치 차이 커 --
지금까지의 달 탐사를 통해 달에 물이 존재한다고 예상되고 있다. 하지만 지금까지는 달 주위를 도는 궤도 상에서의 관측이 대부분으로, 실제로 달에 착륙해 물 분포 및 그 양을 상세하게 조사한 데이터는 없다. 관측 데이터를 바탕으로 추정된 물의 양은 최대가 질량의 약 20%, 최소가 0.1%미만으로 차이가 크다.

이처럼 크게 차이가 나는 것은 관측 방법에 따라 추정 근거가 되는 데이터가 커버하는 달 표면의 깊이가 다르거나, 수자원의 내용이 다르기 때문이다. 각각의 추정에는 과학적 근거는 있지만 “아마도 0.1~수% 정도에 불과할 것으로 보인다”라고 국립천문대 RISE달혹성탐사프로젝트를 이끄는 나미키(並木) 교수는 이렇게 설명한다.

JAXA(우주항공연구개발기구) 등은 0.5% 이상의 물이 있다면 자원으로써 이용할 수 있을 것으로 보고 있다. 추정되는 물의 존재량은 딱 경계 사이에 있어 어느 쪽이 될지는 확실하지 않다.

또한 조사 대상이 ‘물’이라고 해도 지구의 물과 같은 것이라고 단정지을 수 없다는 것도 문제이다. 물이 얼어 만들어진 서리로 판단되는 성분을 관측하는 것이 아닌 물 분자에 함유되어 있는 수소 및 수산기(水酸基)를 조사해 물의 양을 추정하는 연구도 많다. 수산기의 경우 암석 성분과 결합되어 있어 간단히 추출해 수자원으로 사용하는 것은 어려울 것으로 판단되고 있다.

-- 남∙북극이 유망 --
지구와 동일한 물이 존재할 것으로 기대되는 것은 달의 남극과 북극 주변의 극역(極域)이라고 불리는 장소이다. 이곳에는 크레이터의 그늘로 인해 영구히 태양의 빛이 닿지 않는 장소가 있으며 태양에서 온 플라즈마 성분을 통해 생성된 물이 얼어 매장되어 있을 것으로 예상되고 있다. “남극과 북극 주변에 있는 것은 사용이 가능한 물일 것이다. 문제는 그 규모가 어느 정도인가 이다”라고 나미키 교수는 말한다.

중성자를 이용한 조사에서는 달 표면에서 50cm 정도의 깊이에 물이 있을 것으로 보이는 데이터를 얻을 수 있었다. 이론적인 계산에서도 달에 있는 물의 대부분은 증발하지만 일부는 땅 속으로 스며들어 50cm 정도의 깊이에 고여있다는 결론을 얻을 수 있었다. 인도의 탐사선 ‘찬드라얀 1호’와 일본 탐사선 ‘카구야’의 관측 데이터를 통해 물이 있을 가능성이 높은 것으로 보이는 장소도 알아냈다.

하지만 확실하게 물이 존재하는 장소를 특정하지는 못한 상태로 “앞으로는 착륙해서 조사하지 않으면 알 수 없다”(나미키 교수). 미국이 2022년에 탐사차를 보낼 예정이고, 일본을 포함해 각국에서도 달에 착륙해 수자원을 탐사하는 계획이 진행 중이다.

하지만 미국이 2022년에 달에 보내는 탐사차만으로는 조사할 수 있는 범위가 한정적이다. 인도의 ‘찬드라얀 2호’는 9월에 남극 가까이에 착륙을 시도했지만 실패했다. 달에 충분한 수자원이 존재한다고 해도 이용 가능한 수자원을 확보하기 위해서는 시간이 걸릴지도 모른다. 조사의 향방은 일본이 아르테미스 계획에서 어느 범위까지 참여할지도 좌우하게 될 것이다.

 -- 끝 --