중국은 달 남극으로 향하는 ‘창어-7호’(Chang’e-7) 임무를 발사해 햇빛이 닿지 않는 분화구 내부에 얼어붙은 물과 휘발성 물질이 존재하는지 직접 측정하려 한다. ‘창정 5호’ 로켓은 하이난섬 원창 위성발사센터에서 임무를 수행할 예정이며, 항공 통제 공지에 따르면 발사 창은 동부시간 8월 23일 오후 8시경, 즉 세계시 8월 24일 0000시경에 열린다.
로켓은 8월 19일 발사대로 이동했으며, 우주선은 4월에 항공편으로 원창에 도착했고, 임무에 배정된 로켓은 Y14라는 식별 부호를 달고 7월에 해상으로 도착했다. 중국 유인우주공정판공실이 8월 19일 발표한 성명에 따르면, 최종 준비에는 기능 점검, 종합 시험, 연료 주입이 포함된다.
험난한 지역으로 향하는 다중 우주비행체 임무
‘창정 5호’는 ‘창어-7호’ 스택을 달을 향한 궤도에 올릴 예정이며, 이 스택은 궤도선, 착륙선, 탐사차, 그리고 표면 위를 짧게 비행할 수 있는 도약선으로 구성된다. 우주비행체들은 발사 약 5일 후 초기 달 궤도에 진입한 뒤, 궤도선이 달 남극 인근의 잠재적 착륙 지점을 촬영하기 시작할 것으로 예상된다.
중국 당국은 아직 착륙 시점을 정하지 않았으며, 궤도 진입 후 수개월 뒤에 착륙할 수도 있다. 착륙 지점 선정은 대형 섀클턴 분화구와 연결된 ‘섀클턴 인근 봉우리’ 지역을 중심으로 이뤄질 가능성이 높다. 표면 지형, 착륙 지역의 평탄도와 상대적 고도를 고려해 더 긴 기간 동안 햇빛을 받을 수 있는 동시에, 휘발성 물질을 포함할 수 있는 영구 음영 지역과 가까운 곳을 찾게 된다.
달 남극의 환경은 정밀 착륙을 매우 어렵게 만든다. 이곳에서 태양은 지평선 위로 몇 도 이상 올라오지 않으며, 작은 지형지물조차 수십 미터 길이의 그림자를 드리울 수 있다. 2023년에 발표된 기술 논문에 따르면, 적합하고 햇빛이 드는 착륙 지역의 폭은 약 100미터에 불과할 수 있으며, 착륙선은 100미터 미만의 오차 범위 안에 착륙하는 것을 목표로 한다.
어두운 분화구에서 시료를 굴착하고 분석하기
도약선은 일련의 비행을 통해 영구 음영 분화구에 진입한 뒤, 착륙 지점과 잠재적 오염원에서 멀어지기 위해 다리를 이용해 이동한다. 이 우주비행체에는 달 토양 물 분자 분석 장치(LUWA)가 탑재되어 있으며, 30~80센티미터 거리에서 레이저 분광계를 사용해 표면을 검사하고 서리와 물의 존재 가능성을 나타내는 지표를 찾는다.
그다음 굴착기를 사용해 약 1미터 깊이에서 시료를 채취한다. 이 깊이 아래에는 ‘더러운 얼음’이 존재할 것으로 여겨진다. 무게가 1그램을 넘지 않는 시료는 밀폐된 가열실에 넣고, 먼저 영하 20도 이하로 유지한 다음 섭씨 200도 이상으로 가열해 물과 휘발성 물질을 방출시킨다. 질량분석계와 레이저 분광계는 물의 양과 수소 동위원소의 지문을 측정하며, 이를 통해 얼음의 기원이 태양풍인지, 혜성인지, 소행성인지 판별하는 데 도움이 될 수 있다.
이 임무가 중요한 이유
달 남극의 물과 휘발성 물질에 관한 기존 측정은 대부분 원격 탐사에 기반했으며, 현장에서 직접 측정하거나 시료를 채취한 사례는 아직 없다. 따라서 ‘창어-7호’는 물이 존재하는지뿐 아니라 그 양과 분포, 접근 용이성까지 밝혀낼 수 있으며, 이는 향후 유인 탐사의 가능성과 직접 관련된 정보다.
궤도선과 착륙선, 탐사차에는 릴레이 위성 ‘췌차오-2’(Queqiao-2)와 함께 지진계, 파노라마 및 지형 촬영 카메라, 자력계, 분광계, 달 토양 투과 레이더 등이 탑재된다. 맨체스터대학교 달·행성과학 교수 Katherine Joy는 임무가 섀클턴 분화구 인근에 성공적으로 착륙한다면, 여러 구성 요소를 활용하는 임무의 특성 덕분에 큰 과학적 성과를 얻을 수 있다고 본다.
임무 결과는 이 지역에서 예정된 다른 탐사 임무의 데이터와 비교될 예정이다. 여기에는 NASA의 VIPER 탐사차가 포함되며, VIPER는 Blue Origin의 Blue Moon 우주선에 실려 2027년보다 이른 시점에는 발사 및 착륙하지 않을 예정이다. 또한 유럽우주국의 PROSPECT 굴착 장치도 있지만, 아직 그 비행을 배정받을 임무는 확정되지 않았다.
‘창어-7호’는 2007년에 시작된 중국의 일련의 달 탐사에서 한 단계에 해당한다. 이 시리즈에는 궤도선과 착륙선, 탐사차뿐 아니라 2020년과 2024년에 수행된 ‘창어-5호’와 ‘창어-6호’ 시료 귀환 임무도 포함된다. 중국은 현지 달 자원 활용을 시험하기 위해 2029년경 ‘창어-8호’를 발사할 계획이며, 국제 달 연구 기지로 이어지는 과정의 일환으로 2030년 이전에 최초의 중국인 우주비행사를 달에 착륙시키는 것을 목표로 한다.