컨스텔레이션 계획

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Project Constellation

아폴로 계획의 후속작. 그러나...

1 개요

2010년 취소된 미국의 새로운 달 탐사 계획. 단순히 달에 다시 가겠다는 것 뿐만 아니라, 우주왕복선을 대체할 신형 우주선 오리온 다목적 유인 우주선 개발 계획, 이미 프로젝트가 추진되어 절반의 성과를 본 아레스 로켓 개발 계획, 나아가서는 국제 월면 기지 건설 계획까지 한데 묶인 무시무시한 규모의 거대 우주 개발 계획이었다.

2 발사체

컨스텔레이션 계획에 사용될 오리온 다목적 유인 우주선과 LSAM(Lunar Surface Access Module)은 기존 월면 탐사 계획에 사용되었던 아폴로 시리즈 우주선보다 두 배가 많은 여섯 명의 우주인을 태울 수 있도록 개발되었다. 당연하게도 거의 모든 시스템이 거대하고 무거워진 탓에 새턴V같은 거대 로켓으로도 이 중량을 달까지 날려 보내는 것은 무리였다. 여기에 겹쳐 우주왕복선이 사고와 노후화 탓에 퇴역하면서 더 이상 미국이 쏘아올릴 수 있는 고중량 페이로드 발사체는 존재하지 않게 되었던 터라 새로운 로켓 개발에 수많은 NASA 마셜 엔지니어들이 갈려들어갔다.

2.1 아레스 I

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컨스텔레이션 계획 중 가시적 성과가 나온 단 하나의 결과물. 하부의 1단 엔진으로 5세그먼트 SRB를 장착하고 상부 페이로드 하단에 소형 액체 연료 로켓을 장착시킨 신형 우주 로켓. 우주왕복선의 SRB시스템과 새턴V의 2단엔진 기술을 개량, 발전시켜 적용시키는 것으로 간단한 구성만으로도 지구 저궤도의 ISS에 도달할 수 있게 만든 물건이다. 컨스텔레이션 계획에서는 오리온 유인우주선, 즉 새로운 달 탐사 우주선의 사령선 부분을 궤도상에 쏘아올릴 목적으로 사용할 예정이었다. 페이로드 부분이 상당히 굵어서 눈대중으로 보면 로켓의 사이즈가 꽤나 작아 보이지만 실제 길이는 크기로 소문난 새턴V와 그리 차이가 나지 않는다. 사실 이런 구조가 가능한 건 아래 고체 부스터의 무게가 위 페이로드와 연료 무게와 동급이기에 가능한거다. 그래서 저 가분수 로켓이 안 쓰러지는것.

2.2 아레스 V

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컨스텔레이션 계획의 중추적 역할을 할 의도로 개발이 진행되던 신형 로켓. 그렇다. 아레스V는 세상의 빛을 보지 못하고 계획이 중단되었다. 아레스I보다 훨씬 커진 대형 로켓으로, 지구궤도를 벗어나는 용도로 사용할 EDS(Earth Departure Stage)와 LSAM 복합체를 한꺼번에 쏘아 올린 다음 궤도상에서 오리온과 도킹, 달로 향하는 목적에 사용될 계획이었다. 60년대 아폴로 우주선과 루나 모듈을 한꺼번에 달 궤도로 날려보내던 새턴V에 비해 빈약한 것이 아닌가 싶기도 하지만, 당시의 좁고 작은 우주선에 비해 컨스텔레이션 계획에 사용될 물건들은 그 스케일이 너무나 커져버렸기 때문에 이런 복잡한 방식을 채택할 수 밖에 없었다. 사실 빈약하다고 만 할 수 없는 것이, 아레스 V는 새턴 V 보다 더 많은 화물을 지구 저궤도에 올릴 수 있다. 새턴 V가 약 140톤을 지구 저궤도에 올릴 수 있었는 데 비해, 아레스 V는 약 190톤이나 되는 화물을 지구 저궤도에 올릴 수 있다.

…이제는 이 모든게 다 사라졌지만.

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아레스I과 아레스V의 크기 비교.

3 오리온 다목적 유인 우주선

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달착륙선 알테어 및 EDS와 도킹한 상태의 오리온.

기본 개념은 40년 전의 아폴로 우주선의 기본 개념인 1회용 캡슐형 우주선으로, 사람이 타는 사령선과 산소, 연료, 각종 물자를 탑재한 기계선이 묶여서 하나의 우주선이 된다. 디자인도 태양 전지판 2매가 추가된 것 외에는 아폴로 우주선과 거의 똑같다. 탑승 인원수는 우주 왕복선과 똑같이 6~7명으로 해야 한다는 요구조건 때문에 크기가 아폴로 우주선의 2배로 커져 버려서 모든 비용 상승을 불러일으켰고, 결국 컨스텔레이션 계획을 중단시킨 주범이 되고 말았다.

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오리온-MPCV. ATV를 개량하여 태양전지판이 4매로 변경된 기계선이 컨스텔레이션 계획 시절의 오리온과의 차이점.

하지만 컨스텔레이션 계획이 취소되는 와중에도 정작 오리온은 문제가 되었던 탑승 인원을 4명으로 감소시키는 등 몇가지 변경점을 제외하면 계속 살아남아서 개발중이다. 정식 명칭은 오리온-MPCV(multi-purpose crew vehicle)로 변경되었고, 기계선은 개발비용 절감을 위해 새로 개발하지 않고 현재 유럽우주기구(ESA)에서 ISS에 물자 보급용으로 사용하는 무인보급선 ATV를 개량하여 기계선으로 사용하는 것으로 변경. 동부 표준시 2014년 12월 05일 델타 IV 헤비 로켓에 실려 밴 앨런 대를 넘나드는 4시간 조금 넘는 시험 비행을 하였으며, 2017년에는 SLS 블록 I에 실려 달을 돌고 올 예정이다. 유인 발사는 2020년대에 시작될 전망.

4 월면 기지 건설?

컨스텔레이션 계획은 사람을 다시 한번 달에 보낸다는 일회성 프로젝트는 절대 아니었다. 소수의 인원이 달에서 단기 체류하며 조사할 수 있는 일은 (비록 미소간 냉전 우주경쟁에서 시작된 우주쇼였을지라도)거의 모두 아폴로 시리즈에서 해낸 상태였고, 다시 돌조각이나 몇개 주으러 38만 4400킬로미터를 굳이 날아갈 필요는 없었다. 좀 더 장기적이고 미래지향적인 계획을 위해서 낮은 중력 하에서 쉽게 우주로 뛰쳐나갈 수 있는 월면 기지는 분명 매력적인 존재이고, 여기에 더해 우주공간에서 장기 체류할 우주인들을 위해 비록 지구의 1/6이기는 하지만 중력 환경과 넓은 공간을 제공할 수도 있었다.

5 취소, 그리고 대체 계획들

이 계획에 미국을 비롯한 14개국이 동참하고, 한국도 IT나 로봇 기술로 한몫 끼어들려 시도한 바 있었으나 세계 경기 침체 등 잇따른 악재로 계획 자체가 이미 흐지부지되고 말았다.

도대체 무슨 배짱이었는지, 오바마 대통령은 컨스텔레이션 계획 중단 발표 2개월 후, 2030년대 유인 화성 탐사 계획을 발표했다. 앞마당 건너뛰고 스타팅 멀티 먹읍시다. 그리고 취소된 아레스V 프로그램 대신 SLS 로켓이 제시되었는데 이 역시 새턴V를 훨씬 뛰어넘는 초거대 로켓 개발 계획이다.