Fly Me To The Moon

안녕하세요,

오늘은 제가 최근에 본 영화 "플라이 미 투 더 문"에서 받은 영감을 바탕으로 우주 탐사에 대해 이야기해보려 합니다. 

이 영화는 2024년 7월에 개봉했고 스칼렛 요한슨과 채닝 테이텀이 출연을 합니다. 영화 이야기는 전문가들이 할테고,

영화를 보고 나서 많은 궁금증이 생겼는데, 그 궁금증을 해소하는 과정에서 알게 된 흥미로운 사실들을 여러분과 나누고 싶어요.

아폴로 11호 @wiki

먼저, 아폴로 11호의 달 착륙에 대해 이야기해볼까요? 

1969년 7월 20일, 인류 역사상 처음으로 사람이 달에 발을 디뎠죠. 이 순간을 찍은 영상과 사진들, 정말 놀랍지 않나요? 

그 시대 달에서 생방송이라니... 그런데 가끔 이 영상이 조작된 것이 아니냐는 의혹이 제기되곤 합니다. 

아폴로 11호가 찍은 달의 모습은 100% 진짜입니다. 

 

달 착륙선은 익히 사진을 보고 신문에도 많은 기사들이 있어서 이 모습이라는 것은 잘 압니다.

그런데 지구에서 갈때에는 예나 지금이나 엄청난 추진체가 하단에 있어야 하는데 저 착륙선으로 다시 지구로 올 수 있었나?? 하고 다시 알아봤습니다.

달에서 지구로 돌아올 때도 추진체가 필요합니다. 하지만 지구에서 달로 갈 때만큼 큰 추진체는 필요하지 않습니다. 이유는 다음과 같습니다.

중력 차이: 달의 중력은 지구의 약 1/6입니다. 따라서 달에서 이륙할 때 극복해야 할 중력이 더 작습니다.
대기권 부재: 달에는 대기가 없어 공기저항을 극복할 필요가 없습니다. 지구로 귀환할 때는 지구 대기권 진입 시에만 공기저항을 고려하면 됩니다.
연료 소비: 지구에서 출발할 때는 달까지 가는 데 필요한 모든 연료를 싣고 가야 합니다. 반면 귀환 시에는 남은 연료만 있으면 되므로 전체적인 무게가 줄어듭니다.
궤도 역학: 달 궤도에서 지구로 돌아올 때는 지구의 중력을 이용할 수 있어 연료 효율이 더 높습니다.
그러나 달에서 지구로 돌아오는 우주선에도 여전히 충분한 추진력이 필요합니다. 달 표면에서 이륙하고, 지구 방향으로 궤도를 조정하며, 필요한 경우 속도를 조절하는 데 추진체가 사용됩니다.

 

착륙선 @wiki

 

아폴로 11호의 달 착륙선은 다시 이륙할 수 있는 구조였습니다.

이 착륙선의 구조와 작동 방식에 대해 좀 더 상세히 설명해 드리겠습니다.

착륙선 구조:
아폴로 11호의 달 착륙선은 '이글(Eagle)'이라고 불렸으며, 두 부분으로 구성되었습니다: a) 하강 단계(Descent Stage) b) 상승 단계(Ascent Stage)
하강 단계:
달 표면에 착륙하는 데 사용되었습니다.
큰 엔진과 착륙 다리를 포함하고 있었습니다.
착륙 후에는 달 표면에 남겨졌습니다. 버려진거랍니다.
상승 단계:
우주비행사들이 탑승하는 부분입니다. 이 부분만 우리 지구로 귀환 했을때 보여지는 삼각뿔 모양의 기체입니다.
독립적인 엔진을 갖추고 있어 달에서 이륙할 수 있었습니다.
이 부분이 달에서 다시 이륙하여 달 궤도의 사령선과 도킹했습니다. 이 사령선이 달 상공에 대기하고 있다가 통신 중계 역할도 한겁니다.
이륙 과정:
달 탐사를 마친 후, 우주비행사들은 상승 단계에 탑승했습니다.
상승 단계는 하강 단계에서 분리되어 이륙했습니다.
하강 단계는 발사대 역할을 하며 달 표면에 영구적으로 남겨졌습니다.
연료 효율:
이 이원화된 구조는 연료를 절약하고 무게를 줄이는 데 효과적이었습니다.
불필요한 하강 단계를 달에 남김으로써 지구로 돌아오는 데 필요한 연료량을 줄일 수 있었습니다.
이러한 설계 덕분에 아폴로 11호는 성공적으로 달에 착륙하고 다시 이륙하여 지구로 귀환할 수 있었습니다. 이 혁신적인 착륙선 설계는 아폴로 프로그램의 주요 기술적 성과 중 하나였습니다.

사령선 @wiki

조금 더 구체적으로 설명해 볼까요~

사령선은 달 주위를 도는 궤도에 머물러 있었습니다. 

아폴로 11호 임무의 전체적인 구조와 과정을 설명해 드리겠습니다:

우주선 구성:
아폴로 11호는 세 부분으로 구성되었습니다.

a) 사령선(Command Module): 콜롬비아(Columbia)라고 명명됨

b) 기계선(Service Module)

c) 달 착륙선(Lunar Module): 이글(Eagle)이라고 명명됨

 

임무 과정:
지구 출발: 세 모듈이 모두 함께 지구를 떠났습니다.
달로 이동: 세 모듈이 연결된 채로 달을 향해 비행했습니다.
달 궤도 진입: 달에 도착하여 달 주위를 도는 궤도에 진입했습니다.

 

달 착륙 과정:
분리: 달 궤도에서 착륙선(이글)이 사령선/기계선(콜롬비아)에서 분리되었습니다.
착륙: 닐 암스트롱과 버즈 올드린이 탑승한 착륙선이 달 표면으로 내려갔습니다.
궤도 유지: 이 동안 마이클 콜린스가 탑승한 사령선은 계속해서 달 궤도를 돌았습니다.

귀환 과정:
이륙: 달 탐사를 마친 후, 착륙선의 상승 단계가 달 표면에서 이륙했습니다.
도킹: 착륙선이 달 궤도의 사령선과 다시 도킹했습니다.
귀환: 세 우주비행사가 모두 사령선에 탑승한 후, 달 궤도를 벗어나 지구로 귀환했습니다.

사령선이 달 궤도에 머물러 있었던 이유는 다음과 같습니다.
- 전체 우주선을 달 표면에 착륙시키는 것보다 작은 착륙선만 내려보내는 것이 연료를 절약할 수 있습니다.
- 안전 문제 발생 시 탈출 수단으로 사용될 수 있었습니다.
- 지구와의 통신 중계 역할을 했습니다.
이 방식은 아폴로 프로그램의 모든 달 착륙 임무에서 사용되었습니다.

그나저나 그 당시의 영상이 진짜였다는 것을 어떻게 그렇게 확신할 수 있냐고요? 

과학적인 증거가 아주 많거든요. 우선, 아폴로 11호를 비롯한 여러 아폴로 미션에서 가져온 달 암석 샘플이 있어요. 

이 암석들은 지구의 어떤 암석과도 다른 특성을 가지고 있어서, 실제로 달에서 온 것임을 증명해줍니다. 또, 아폴로 미션에서 달에 설치한 레이저 반사경은 지금도 지구에서 사용 중이에요. 이걸로 지구와 달 사이의 거리를 아주 정확하게 측정할 수 있답니다.

그리고 생각해보세요. 만약 달 착륙이 조작이었다면, 그 당시 미국과 경쟁하던 소련이 가만히 있었을까요? 아마 전 세계에 대고 이걸 폭로했을 거예요. 하지만 그런 일은 없었죠. 오히려 소련을 포함한 다른 나라들도 미국의 달 착륙을 인정했어요.

아폴로 11호 이후에도 여러 차례 달 탐사 임무가 있었다는 사실, 알고 계셨나요? 

아폴로 12호부터 17호까지(13호 제외) 총 6번의 달 착륙이 있었고, 매번 우주비행사들이 달 표면에서 암석과 토양 샘플을 채취해 왔어요. 전부 합치면 무려 382kg이나 된답니다! 이 귀중한 샘플들은 지금도 계속 연구되고 있어요. 과학 기술이 발전할 때마다 이 샘플들을 다시 분석해서 새로운 사실들을 알아내고 있죠.

상상우주선 @ai

자, 이제 현재와 미래의 우주 기술에 대해 얘기해볼까요? 

여타 영화에서 본 미래의 우주선 기술이 궁금하더라고요. 특히 핵추진 우주선 같은 거요. 실제로 이런 기술이 가능할까요? 

현재 핵추진 기술은 주로 군사용으로 사용되고 있어요. 

핵잠수함이나 핵 항공모함 같은 거죠. 우주에서는 아직 직접적인 핵추진 기술을 쓰지는 않지만, 심우주 탐사선에는 방사성 동위원소 열전기 발전기(RTG)라는 게 사용되고 있어요. 이건 핵분열을 이용해서 전기를 만드는 장치예요.

그럼 영화에 나오는 것처럼 작은 핵반응로로 움직이는 우주선은 언제쯤 만들 수 있을까요? 

솔직히 말하면, 아직 멀었어요. 현재 기술로는 그렇게 작고 강력한 핵반응로를 만들 수 없거든요. 하지만 과학자들이 열심히 연구하고 있어요. 예를 들어, NASA에서는 Kilopower라는 프로젝트를 진행 중인데, 이건 우주에서 사용할 수 있는 작은 핵분열 반응기를 만드는 거예요. 아직은 냉장고 크기지만, 앞으로 더 작아질 수 있겠죠.

아이언맨 영화에 나오는 아크 리액터 같은 초소형 에너지원은 어떨까요? 안타깝게도 이건 현실에서는 불가능해요. 그렇게 작은 크기로 그렇게 엄청난 에너지를 만들어내는 건 현재의 물리학으로는 설명이 안 돼요. 하지만 과학자들은 항상 새로운 것을 발견하고 발명하니까, 미래에는 뭐가 가능할지 모르겠네요.

우주 탐사의 미래는 정말 흥미진진해요. NASA는 아르테미스 프로그램을 통해 다시 달에 가려고 하고 있고, 더 나아가 화성 유인 탐사도 계획하고 있어요. 게다가 SpaceX나 Blue Origin 같은 민간 기업들도 우주 산업에 뛰어들었죠. 이제 우주 탐사는 정부만의 영역이 아니에요.

우리가 영화에서 보는 미래의 모습, 언젠가는 현실이 될 수 있을 거예요. 

물론 당장은 불가능해 보이는 기술도 많죠. 하지만 생각해보세요. 60년 전만 해도 달에 간다는 게 얼마나 불가능해 보였을까요? 그런데 우리는 해냈어요. 앞으로 60년 뒤에는 또 어떤 놀라운 일들이 가능해질까요?

우주 탐사는 단순히 다른 행성에 가보는 게 전부가 아니에요. 그건 인류의 지식을 넓히고, 새로운 기술을 개발하고, 우리가 이 넓은 우주에서 어떤 존재인지 이해하는 과정이에요. 앞으로도 계속될 우주 탐사의 여정, 이런 것에 비교하면 짧은 인생이지만 여러분도 함께 지켜봐 보세요. 어쩌면 여러분 중 누군가가, 또는 누군가의 아이들이 미래의 우주 탐험가가 될지도 모르잖아요?

오늘은 이렇게 우주 탐사에 대해 이야기해봤는데요. 영화를 보고 우주에 대해 궁금해하는 것처럼, 우리 주변의 모든 것들이 새로운 지식과 아이디어의 출발점이 될 수 있어요. 늘 호기심을 가지고 있는 Exobrain입니다.

그리고 그 답을 찾아가는 과정도 즐기고 있고요~.

 

 

 

 

@Exobrain