아르테미스: 달 탐사 우주복 제작 시 고려해야 할 점은?

2020년대 후반쯤이면, 인류가 다시 한번 달 표면을 밟게 될 것이다. 이번 탐사에서 우주비행사들은 아폴로호 당시 우주비행사가 입었던 것보다 훨씬 더 발전된 우주복을 착용할 예정이다.

달에 인류가 다시 한번 발을 내딛는 그 순간은 궁극의 패션쇼가 될 것이다.

미국 항공우주국(NASA)은 2025년 유인 우주선 아르테미스 3호를 달에 보낼 계획이다. 이 계획이 실현되는 그 순간 두 명의 우주비행사에겐 수십억 명의 시선이 집중될 것이다. 자연스레 그들이 착용한 우주복 역시 주목받을 것. 물론 그들은 지구와 다른 중력 때문에 우아하게 걷기보다는 고무공처럼 튀어 다니겠지만 말이다.

최근 나사가 텍사스에 있는 '휴스턴 우주 센터'에서 신형 우주복의 프로토타입을 선보였다. 달 탐사의 새 시대에 맞춰 달라진 우주복이다.

모델을 통해 공개된 우주복은 검은색 바탕에 주황색과 파란색으로 장식되어 있었다. 물론 실제 임무에 사용되는 우주복은 50여 년 전 아폴로호 때처럼 고전적인 흰색 바탕의 우주복이 될 예정이다.

이번에 공개된 달 탐사 우주복에는 아폴로호 우주복 때와는 다른 디자인 라벨이 부착된다. '액시엄 스페이스' 사의 라벨이다. 이곳은 2016년에 문을 연 비교적 신생 기업이다. 하지만 이미 최초의 민간 우주비행사 임무를 수행했고, 최초의 상업용 우주 정거장 건설도 계획 중이다.

나사에서 우주복과 발사 진입복 프로젝트를 관리했었던 액시엄 스페이스의 마크 그릴리 우주선 외부활동(Extra Vehicular Activity, EVA) 프로그램 매니저는 "확실히 새롭다는 느낌"이라고 말했다. "이 우주복을 만든 팀 구성원 90%가 줄곧 EVA 분야에서만 일해온 사람들입니다."

액시엄 스페이스 직원 중에는 그릴리처럼 나사 출신들이 많다. 비즈니스 개발 컨설턴트인 찰리 볼든 역시 나사의 전 관리자이자 우주비행사다. 아울러 이번 액시엄의 프로토타입에는 에스더 마퀴스라는 유명 디자이너도 참여했다.

마퀴스는 마블 영화 '샹치와 텐 링즈의 전설'의 수석 의상 디자이너이자, 우주를 소재로 하고 다양한 수상 경력을 가진 '포 올 맨카인드(애플TV+의 드라마)'의 의상 디자이너다.

마퀴스는 "모든 디자인에서 원하는 목표를 달성하려면, 참여와 헌신이 필요하다"고 말했다. "제 경험에서 나온 아이디어를 접목하려고 했어요."

새로운 우주복은 디자인 일부를 검은색 천으로 가린 채, 대중에게 공개됐다

프로토타입 우주복이 검은색 바탕이었던 데는 그럴 만한 이유가 있었다.

마퀴스는 "3월에 열린 공개 행사에서 우주복의 고유한 디자인을 감추기 위해 '커스텀 커버 레이어'를 디자인하는 게 나의 역할이었다"고 말했다.

"우주복 공개 행사에서도 과거의 우주복을 사용했기 때문에, 우주복에 대해 잘 파악할 수 있었습니다. 과거의 유산에 경의를 표하면서, 새로운 탐험을 기념하고 싶었습니다. 실제로 사람을 우주에 보내는 회사를 만나 우주복 디자인에 관해 이야기할 좋은 기회였죠. 또한 액시엄 우주복 엔지니어들이 복잡한 문제를 창의적으로 해결하는 진정한 예술가라는 사실을 알게 돼 기뻤습니다."

우주복은 물론 우주왕복선 타일 사이의 직물, 수성으로 가는 베피콜롬보 탐사선의 열 차폐 장치 등 우주 산업에서는 손 재봉과 기계 재봉이 중요한 역할을 한다.

그릴리는 "이런 작업을 하려면 전문 재봉사 또는 숙련된 기술자가 많이 필요하다"고 말했다. "그들은 진짜 예술가입니다."

근본적으로 우주복은 공기를 공급하고 방사선과 미소 유성체로부터 우주비행사를 보호하는 생명 유지 장비다. 기존에 개발된 우주복도 이러한 기능을 갖췄지만, 개선의 여지는 항상 존재한다.

책 '루나 아웃피터: 아폴로 우주복 제작하기'의 저자 빌 아이레이는 "아폴로는 1960년대 기술인 지퍼와 금속 케이블, 고무를 우주복에 사용했는데, 이것들은 당시 한 번의 임무를 수행하기엔 괜찮았지만, 지금은 더 이상 적합하지 않다"고 말했다.

아이레이는 "가장 큰 발전은 아폴로 우주복 직후에 이루어졌다"며 "우주복의 많은 구성품을 우주비행사에게 맞게 교체할 수 있도록 설계됐다"고 말했다. 아이레이는 'ILC 도버'에서 우주복 테스트 엔지니어로 일한 경험이 있는 역사학자다. ILC 도버는 아폴로 우주복과 오늘날 국제우주정거장(ISS)에서 우주유영 임무를 할 때 착용하는 우주복을 만든 기업이다. '콜린스 에어로스페이스' 사의 새 ISS용 우주복 제작 파트너 중 하나이기도 하다.

ISS나 달 탐사 등에 사용되는 우주복 소재 중 상당수는 1950~1960년대부터 사용된 것들이다. 액체 냉각 통풍을 위한 스판덱스, 단열을 위한 마일라, 방탄조끼에 사용되는 케블라, 레이싱 드라이버가 착용하는 내염성 노멕스, 용접 이음새가 있고 일반적으로 가장 안쪽의 밀폐 압력복 '블래더'에 사용되는 우레탄 코팅 나일론 등이다.

달 표면을 위한 새로운 우주복은 현재 우주유영에 사용되는 우주복보다 부피가 작을 것이다

아이레이는 "새로 만들어지는 우주복은 첨단 복합 소재를 활용할 것"이라며 "구조적 강도를 제공하고 사이즈를 조절할 수 있으며 수트 구성 요소의 수명을 연장하는 동시에 더 큰 편안함을 주는 소재가 사용될 것"이라고 말했다.

크기는 우주복에서 중요한 문제다. 2019년 나사는 ISS에 적절한 크기의 우주복이 부족해, 최초의 여성 우주비행사의 우주유영 임무를 연기해야 했다.

액시엄은 나사가 새 우주복 제작을 민간에 위탁하기 전부터 이미 개발을 시작한 기업이다. 그 때문에 백지 상태에서 시작할 필요가 없었다. 그릴리는 "디자인이 완성되지 않은 부분이나 우리 팀의 전문 지식으로 개선할 수 있는 부분부터 제작을 시작했다"고 말했다.

"단단한 상체 부위와 헬멧 버블 같은 몇 가지 구성 요소는 디자인 완성도가 꽤 높았지만, 우리는 압력 시스템을 완전히 다시 설계했습니다. 무게도 줄였죠. 지금까지 수트에서 9kg를 줄였고, 이동성을 높였습니다."

액시엄 우주복의 헬멧은 수평선 더 아래를 볼 수 있도록 기울어져 있다. 금붕어용 어항을 뒤집어 쓴 것 같았던 아폴로호 당시의 헬멧과 달라진 것이다. "달 탐사 과정에서 우주비행사는 대부분 아래를 내려다보게 됩니다."

지구의 6분의 1에 불과한 달의 중력도 디자인에 영향을 미친다. 아이레이는 "달 우주복은 중력이 있는 환경에서 사용되기 때문에 가벼워야 한다"고 말했다. "또한 행성이나 달 탐사 우주복은 단순히 떠다니는 것이 아니라 중력 환경에서 걷는 것이기 때문에 하체 이동성이 뛰어나야 합니다."

나사의 전 우주비행사 페기 휘슨은 이 프로토타입을 "혁신을 통해 할 수 있는 것을 보여준 좋은 사례"라며 "이번에 만들어진 우주복을 입으면 훨씬 더 유연하게 움직일 수 있을 것"이라고 말했다.

아폴로호 달 탐험가들의 우주복과 아르테미스 우주비행사들의 우주복이 달라지기까지 50년이 넘는 세월이 흘렀다

휘슨은 누적 우주 체류 시간 세계 기록(665일) 보유자다. 현재 액시엄의 인간 우주 비행 책임자로 일하고 있다. 그는 오는 8일 액시엄의 두 번째 민간 우주왕복선인 'Ax-2'를 타고 우주로 가, 자신의 기록을 경신할 예정이다. 휘슨을 비롯해 여러 우주비행사가 새 우주복 제작에 참여했다.

그릴리는 "우주비행사들은 '단순함을 유지하라'는 말을 가장 많이 했다"고 말했다. 장갑의 경우, "손을 제대로 쓸 수 있어야 하고 환경에 따라 손을 따뜻하게 또는 시원하게 해줄 수 있어야 한다는 것입니다. 여러 프로그램에 참여하며 접해본 장갑 중 이번에 만들어진 장갑이 최고인 것 같습니다."

달 표면 기온은 극단적이다. 달은 지구와 달리, 약 14일의 낮과 14일의 밤 주기를 가지고 있다. 밤에는 기온이 영하 253℃까지 떨어지고, 햇빛이 내리쬐는 동안에는 최대 120℃까지 올라간다. 아르테미스호 우주비행사들도 그렇겠지만, 아폴로호 우주비행사들은 태양 에너지를 이용해야 했다. 동시에 열을 반사하고 체온이 위험할 정도로 높아지는 것을 막고자 흰색으로 만들어진 우주복을 착용했다.

아폴로호 임무 당시, 달에 있는 초미세먼지 또는 표토가 계측을 방해하고 라디에이터를 과열시켜 우주복을 손상시켰다. 아이레이는 "달의 먼지가 내부 층과 금속 베어링, 다른 부품에 침투하지 못하게 하는 게 중요하다"고 말했다.

제작이 끝나면, 새로운 '선외 활동용 우주복(AxEMU)'은 우주와 유사한 환경에서 테스트를 거친다. 이에 대해 나사 대변인은 "테스트는 수중 무게 완화 장치와 열 진공 장치, 나사에서 승인한 기타 공간 등에서 진행될 수 있다"고 말했다.

물론 최종 테스트는 진짜 달에서 이루어진다. 그곳에서의 실패는 단연코 선택지에 없다.

아르테미스: 달 탐사 우주복 제작 시 고려해야 할 점은? - BBC News 코리아

달 탐사 우주복 제작 시 고려해야 할 점은? - BBC News 코리아