[지식정보] 우주정거장과 중국의 우주산업

현재 미국 주도로 운영 중인 국제우주정거장 ISS의 건설은 미국의 패권이 절정에 있던 1998년에 시작됐다. ISS의 토대는 미국과 러시아(소련 붕괴 이후 약해진 러시아)가 공동으로 만들었다. ISS를 구성하는 첫 모듈 ‘자르야’는 러시아가 발사했고, 두 번째 모듈 ‘유니티’는 미국이 쏘아 올렸다.

중국은 ‘텐궁’ 우주정거장을 2022년 말까지 완공한다. 우주정거장 완성을 위해 2022년 총 6회 로켓을 발사한다. 실험실 모듈 2개와 우주인의 생활에 필요한 화물을 포함 필요한 자재와 인력을 실어 나른다. 텐궁이 완공되면 지구 저궤도에는 인간이 체류할 수 있는 우주정거장이 두 곳이 된다. 원톈(問天)’ 실험실 모듈과 ‘멍톈(梦天)’ 실험실 모듈을 톈허 핵심 모듈에 도킹시켜 완전한 ‘톈궁 우주정거장’의 건설을 실현할 예정이다. 미국, 러시아와 비교했을 때 중국은 시작이 조금 늦었지만, 우주정거장 후발주자로서의 기술적 장점이 있다.

미국은 2024년이었던 ISS의 퇴역을 2030년으로 연기했다. 민간 우주정거장이 늦어지기 때문이다. 또한, NASA는 달 주변에 ‘게이트웨이’라는 새로운 우주정거장을 캐나다, 유럽, 일본 등과 함께 만들려고 했지만, 이 역시 늦어지고 있다. 중국은 러시아와 공동으로 달 유인기지 건설을 추진하며 경쟁하고 있다. 중국은 2022년 1월에 달 유인기지 건설을 2035년 완공에서 2027년에 완공한다고 발표했다. 2027년은 NASA가 서둘러 게이트웨이의 운영을 시작할 수 있는 가장 빠른 시기다. 보잉이 개발한 7인승 유인우주선 ‘CST 100 스타라이너’가 2022.05.20일 국제우주정거장(ISS)과 도킹하는 데 성공했다. ISS로 우주인을 실어나르는 ‘우주택시’로 활용된다. ISS 운송 시스템 개발에서 일론 머스크 스페이스X와 경쟁이 전망된다.

중국 우주 사업은 1956년에 시작되었다. 2022년 4월 16일 중국 우주정거장 ‘톈궁’ 건설을 위해 우주에 머물렀던 우주비행사 3인을 실은 유인우주선 선저우 13호가 6개월간의 우주 체류를 마치고 무사 귀환했다. 2020년 6월 23일, 중국 ‘베이더우(北斗) 3호’ 위성항법시스템(GPS)의 마지막 위성이 궤도에 진입하면서 독자적 글로벌 위성항법시스템이 완성되었다. 2020년 12월 24일, 중국의 달 탐사 ‘창어 5호’는 달에서 표본을 채취하고 지구 귀환에 성공했다. 2020년 7월 23일, 화성 탐사선 ‘텐원(天問) 1호’는 7개월간의 비행 끝에 2021년 5월 15일 화성 표면에 착륙했다. 화성 후 자율주행 로봇차량 ‘주룽’은 현재까지 1500m 이상 거리를 주행하며, 많은 화성 자료를 제공하고 있다.

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1. 우주정거장 경쟁

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중국은 ‘텐궁’ 우주정거장을 2022년 말까지 완공한다. 우주정거장 완성을 위해 2022년 총 6회 로켓을 발사한다. 실험실 모듈 2개와 우주인의 생활에 필요한 화물을 포함 필요한 자재와 인력을 실어 나른다. 텐궁이 완공되면 지구 저궤도에는 인간이 체류할 수 있는 우주정거장이 두 곳이 된다.

중국은 자체 우주정거장을 통해 우주 자원 확보를 위한 전초기지, 우주 기술력 향상, 화성 등 심우주탐사 발판, 국제정치적 영향력 등을 강화한다.

미국은 우주정거장을 이용해 외교력을 강화해왔다. 레이건 대통령은 미국과 소련 간의 냉전이 한창이던 1984년 미 의회연설에서 국제우주정거장(ISS)의 필요성을 역설하며 NASA에 10년 내 건설을 지시했다. 우주정거장 건설을 통해 미국의 기술력이 소련보다 얼마나 더 우수한지 보여주려고 했다.

하지만 소련이 1991년 붕괴하면서 후계자로 러시아가 등장했지만, 미국과의 경쟁은 이미 승부가 난 후라 미국은 사실상 적수가 없는 세계 최강국이 됐다. 현재 운영 중인 ISS의 건설은 미국의 패권이 절정에 있던 1998년에 시작됐다. ISS의 토대는 미국과 러시아가 공동으로 만들었다. ISS를 구성하는 첫 모듈 ‘자르야’는 러시아가 발사했고, 두 번째 모듈 ‘유니티’는 미국이 쏘아 올렸다.

1998년 조인된 ISS 운영 및 사용에 대한 정부간 합의서를 보면, “ISS에 참여하는 파트너들은 미국이 주도하는 관리와 조율에 따라야 한다”고 명시하고 있다. 당시 ISS는 캐나다, 유럽우주국, 일본, 러시아, 미국이 공동으로 추진하는 다국적 프로젝트였음에도 불구하고, 운영과 관리는 사실상 미국이 독점했다.

미국은 ISS를 지렛대로 러시아 정부 정책에 여러 차례 영향력을 행사했다. 극저온 기술 등 러시아가 보유하고 있던 발사체 관련 기술과 정보를 인도에 수출하지 못하게 했다. 러시아 우주기술이 다른 나라로 유출되는 것을 막기 위해 우주과학자들의 일자리를 보장하도록 러시아 정부를 압박했다. 중국의 ISS 참여 신청이 거부당한 것도 미국 때문이다. G2로 부상한 중국에 ISS 참여를 허락하지 않으면서, 미국 주도권의 잠재적 위험 요소를 제거한다는 정치적 의미다.

중국은 자체 우주정거장에 외국 우주비행사의 방문을 환영하고 있다. 중국은 우주의 평화적 이용에 더 많은 국제협력과 교류를 원한다. 많은 해외 정부와 기관의 시설과 장비, 우주인을 유치하는 것이 자국 우주정거장의 정치적 활용 가치를 올리는 길이기 때문이다.

중국은 우주정거장의 사용가치가 높아지면 우주정거장에 참여하기를 원하는 국가나 기관도 자연히 늘어난다. 그 일환이 우주망원경 ‘쉰톈’으로, 미국의 허블망원경 보다 최대 300배 넓게 볼 수 있다. 2023년 우주로 발사되어 텐궁 우주정거장과 도킹한다.

미국이 2024년이었던 ISS의 퇴역을 2030년으로 연기했다. NASA가 ISS의 퇴역을 2024년으로 잡았던 것은 미국기업이 운영하는 상업용 우주정거장이 그 시점까지 궤도에 올라갈 것으로 전망했기 때문이다. 우주정거장 경쟁을 민간에 위탁한 NASA는 달 주변에 ‘게이트웨이’라는 새로운 우주정거장을 캐나다, 유럽, 일본 등과 함께 만들어 중국을 다시 따돌리려 했다. 하지만 민간 우주정거장과 게이트웨이 건설이 늦어지자, ISS의 2024년 퇴역으로 한동안 중국 우주정거장의 독점적 지위를 우려하여 ISS의 퇴역을 2030년으로 전격 연기했다.

중국은 러시아와 공동으로 달 유인기지 건설을 추진하며 경쟁하고 있다. 중국은 2022년 1월에 달 유인기지 건설을 2035년 완공에서 2027년에 완공한다고 발표했다. 2027년은 NASA가 서둘러 게이트웨이의 운영을 시작할 수 있는 가장 빠른 시기다.

2. 보잉 유인우주선 ‘스타라이너’

자료: https://www.dongascience.com/news.php?idx=54355

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보잉이 개발한 7인승 유인우주선 ‘CST 100 스타라이너’가 2022.05.20일 국제우주정거장(ISS)과 도킹하는데 성공했다. ISS로 우주인을 실어나르는 ‘우주택시’로 활용된다. ISS 운송 시스템 개발에서 일론 머스크의 스페이스X와 경쟁이 전망된다.

보잉의 스타라이너는 미국 플로리다주 케이프커내버럴 우주군기지에서 보잉과 록히드마틴의 합작사인 ‘유나이티드 론치 얼라이언스’(ULA) 아틀라스5호 로켓에 실려 발사됐다. 발사 후 약 31분 만에 목표 궤도에 진입했다.

스타라이너의 이번 시험 비행은 무인 시험 비행이다. ISS에 도킹한 스타라이너는 6일 뒤 ISS를 출발해 낙하산을 타고 뉴멕시코 사막에 착륙했다. 200kg 이상의 화물과 우주비행사 보급품을 싣고 갔다가, 돌아올 때는 300kg 이상의 화물을 싣고 귀환했다.

NASA는 우주인당 약 8200만 달러(약 943억원)의 비용을 내고 러시아 소유스호를 이용하는 대신 ISS 왕복우주선을 민간에게 맡긴다는 계획이다. 이에 따라 보잉과 스페이스X가 유인우주선을 개발해 왔다. 보잉은 2014년 9월 42억달러(약4조 8808억원)의 유인우주선 개발비용을 받아 스타라이너를 개발해 왔다. 스타라이너는 이번 시험비행의 성공으로 스페이스X의 독주에 제동을 걸 수 있다. 스페이스X는 2020년 5월 유인 캡슐 ‘크루 드래건’의 유인 시험비행까지 성공적으로 마치고 실제 우주인 운송에 크루 드래건을 활용하고 있다.

3. 중국의 우주산업

자료: https://www.ajunews.com/view/20220509151512653

중국 외문국 아시아태평양 커뮤니케이션센터 '월간 중국'

중국 우주 사업은 1956년 10월 8일 중국 국방부 제5연구원 정식 설립부터 시작되었다. 2022년 4월 16일 중국 우주정거장 ‘톈궁’ 건설을 위해 우주에 머물렀던 우주비행사 3인을 실은 유인우주선 선저우 13호가 6개월간의 우주 체류를 마치고 무사 귀환했다.

중국은 1965년부터 우주발사체를 연구·개발하기 시작했다. 1970년 4월 24일 ‘창정 1호’ 우주발사체가 중국의 첫 번째 인공위성인 ‘둥팡훙(東方紅) 1호’를 궤도에 올려놓으면서, 중국은 세계에서 다섯 번째로 인공위성을 자력 발사할 수 있는 국가가 되었다. 반세기 동안 창정 발사체는 창정 11호까지 발전했다. 400여 차례의 발사를 통해 위성 수송, 유인우주비행, 우주정거장 건설 등 임무를 성공적으로 수행하였다.

‘창정 1호’는 중국 우주발사체의 효시다. ‘창정 2호’는 현재 중국에서 유일하게 유인우주 비행에 쓰이는 로켓 모델이다. ‘창정 3호’는 100%의 발사 성공률로 ‘골든 로켓’이라는 별명을 얻었다. ‘창정 4호’는 주로 태양동기궤도(SSO) 위성 발사에 이용된다. ‘창정 5호’는 몸집이 가장 크고 탑재 능력이 뛰어나 ‘뚱보 5호’로 불리며, 독성과 오염이 없는 냉장 액화 산소와 액화 수소 연료를 사용하여 일명 ‘얼음 로켓’으로도 불린다.

‘창정 6호’는 중국 로켓의 재활용 기술 공백을 메웠다. ‘창정 7호’는 현재 중국 우주발사체의 주역으로 80% 정도의 발사 임무를 맡고 있다. 2022년 2월 27일, ‘창정 8호’는 하나의 로켓으로 22개의 위성을 각기 다른 궤도에 올려놓는 기록을 세웠다. ‘창정 9호’는 천리마라고도 불리며, 주요 임무는 우주 탐사다. ‘창정 11호’는 키는 작지만, 발사 준비기간을 월 단위에서 시간 단위로 축소시켰고, 지상이나 해상에서 발사할 수 있어 중국의 우주 쾌속 진입 능력을 향상시켰다.

2020년 6월 23일, 중국 ‘베이더우(北斗) 3호’ 위성항법시스템(GPS)의 마지막 위성이 궤도에 진입했다. 20여 년에 걸쳐 구축한 중국의 독자적 지식재산권인 글로벌 위성항법시스템을 완성했다. 베이더우 프로젝트는 3단계로 추진됐다. 2000년 완성된 ‘베이더우 1호’는 중국 사용자를 대상으로 서비스를 제공하기 시작했다. 2012년 구축한 ‘베이더우 2호’는 아시아·태평양 지역으로 서비스 범위를 넓혔다. 2020년 완성된 ‘베이더우 3호’는 전 세계망이다.

베이더우는 3가지 궤도에서 55개의 위성을 조합하여 최소한의 위성으로 지역 서비스를 운용한다. 특히 아시아·태평양 지역에서는 중·고 궤도 항법위성 서비스의 동시 이용이 가능해 도시와 협곡, 나무가 여러 겹으로 겹치거나 가려지는 환경에서도 위치 확인이 가능하다.

베이더우 3호의 성공에는 2년 반 동안 400여 곳의 연구·건설업체, 30여 만명의 과학기술자들이 참여했다.

2035년까지 중국은 베이더우 시스템을 중심으로 더욱 광범위하고 융합적이며 스마트한 종합PNT(위치·항법·시간) 시스템을 구축한다. 우주, 심해, 실내와 지하에서 통합적으로 사용할 수 있는 위치항법시스템 구축을 중점적으로 추진하고 있다.

2004년 중국은 달 탐사 프로젝트를 본격화하며 ‘항아(嫦娥, 창어) 프로젝트’라는 이름을 붙였다. 3년 후 10월 24일, ‘창어 1호’ 위성이 발사돼, 12일간의 장거리 비행을 거쳐 ‘창어 1호’는 달 주위를 돌기 시작했다. 2008년 11월 12일 중국은 ‘창어 1호’가 촬영한, 인류 역사상 처음으로 달의 남북 양극을 포함한 고해상도 달 사진을 공개했다.

2010년 10월 1일, ‘창어 2호’ 위성이 달에 착륙했다. ‘창어 2호’는 한층 진보된 촬영장비로 해상도 1.3m에 달하는 달 표면 관측 임무를 수행했다. 중국이 두 차례 연속 달 탐사 위성을 발사한 데 대해 전 세계가 감탄하고 있을 때, 중국 과학자들은 이미 긴장된 상태로 ‘창어 3호’의 마지막 테스트를 진행하고 있었다.

2013년 12월 14일, 달에 성공적으로 연착륙한 ‘창어 3호’ 달 탐사선은 ‘옥토끼’를 달로 보냈다. ‘옥토끼’ 달 탐사로봇이 한 바퀴 돌았던 자리는 현재 국제천문연맹의 동의를 얻어 ‘광한궁’이라는 이름을 얻었다. 그후 2018년 5월 21일, ‘창어 4호’ 달 탐사선은 세계 최초 달 뒷면에 착륙해 탐사를 수행하며 인류의 달 뒷면 탐사의 서막을 열었다.

2020년 11월 24일, 중국의 달 탐사 프로젝트가 마무리됐다. ‘창어 5호’는 달에서 표본을 채취하고 지구 귀환길에 올랐다. 12월 17일 달 토양(약 1700g)을 싣고 지구로 돌아온 ‘창어 5호’는 가장 어려웠던 임무 수행을 성공적으로 마쳤다. 중국은 발사, 비행, 착륙, 그리고 귀환까지 모든 달 탐사 프로젝트를 성공적으로 마쳤다.

2020년 7월 23일, 화성 탐사선 ‘텐원(天問) 1호’가 화성의 진면목을 탐사하는 기나긴 여정을 떠났다. 7개월간의 비행 끝에 화성 궤도에 진입한 뒤 3개월간 화성 궤도를 돌던 ‘톈원 1호’가 2021년 5월 15일 화성 표면에 착륙했다. 이미 달 표면 착륙 경험이 있는 중국이지만, ‘톈원 1호’의 화성 착륙 임무는 특히 어려웠다. 화성 환경이 달에 비해 더 복잡하고, 또 화성은 지구에서 더 멀리 떨어져 있어 편도 통신 시간이 20분 정도 지연될 수 있다는 점에서였다. 지상의 과학자들이 착륙 전 과정에 아무런 조치도 하지 못하고 있는 사이, ‘톈원 1호’는 가장 위험한 일을 스스로 해냈다.

착륙에 성공한 ‘톈원 1호’는 탐사로버 ‘주룽’을 통한 화상 탐사에 착수했다. ‘주룽’은 현재까지 1년 가까이 화성을 산책하며 1500m 이상 거리를 주행했다. 많은 화성 지표 환경과 지질 특징 관련 사진 및 데이터를 보내 화성 이해를 위한 귀중한 자료들을 제공했다.

세계 우주 역사에서 ‘톈원’과 ‘주룽’은 최초로 화성에 중국인의 흔적을 남겼을 뿐 아니라 화성 궤도 진입, 착륙과 탐사라는 3가지 목표를 한번에 성공시켰다.

2021년 4월 29일, ‘톈궁’ 우주정거장의 핵심 모듈인 ‘톈허(天和)’의 성공적 발사로 중국의 우주정거장 건설 시대가 열렸다. 핵심 모듈은 우주정거장에서 제어를 담당하는 중요한 모듈이다. 중국은 우주정거장의 구조와 배치를 정밀하게 설계하여 우주정거장이 과학 및 응용 능력을 갖출 수 있도록 만들었다.

중국은 2022년 유인 우주 프로젝트를 통해 6차례의 발사 임무를 수행한다. ‘원톈(問天)’ 실험실 모듈과 ‘멍톈(梦天)’ 실험실 모듈을 톈허 핵심 모듈에 도킹시켜 완전한 ‘톈궁 우주정거장’의 건설을 실현할 예정이다. 미국, 러시아와 비교했을 때 중국은 시작이 조금 늦었지만, 우주정거장 후발주자로서의 기술적 장점이 있다.