중국과 미국, 달에서 가장 가치 있는 지역을 놓고 경쟁

달 남극을 둘러싼 경쟁

중국과 미국이 새로운 달 탐사 단계에 대비하고 있다. 두 나라는 향후 기지가 들어설 유력한 후보지로 달 남극을 겨냥하고 있다. 이 지역에는 햇빛이 전혀 들지 않는 깊은 분화구가 있어, 물 얼음이 수십억 년 동안 보존됐을 가능성이 있는 극저온 지대가 형성돼 있다.

이 얼음은 우주에서 가장 가치 있는 자원이 될 수 있다. 우주비행사들은 달의 흙을 가열해 식수를 얻고, 이를 분해해 호흡에 필요한 산소를 만들며, 우주선 추진제인 수소와 산소를 생산할 수 있다. 현지에서 사용할 수 있는 자원을 확보하면 물과 연료를 지구에서 매번 발사해 보내야 할 필요가 줄어든다.

중국이 2030년까지 우주비행사를 달에 보내겠다는 목표를 세우고 수년간 체계적인 달 탐사 프로그램을 개발해 온 가운데 경쟁은 더욱 긴박해지고 있다. NASA의 아르테미스 프로그램도 우주비행사를 달 표면으로 보내는 것을 목표로 하며, 현재 계획상 착륙 지점은 남극이다. 미국 일정이 거듭 바뀌고 민간 달 착륙선에 기술적 문제가 생기면서, 미국이 먼저 도착할 수 있을지 워싱턴에서 우려가 커지고 있다.

이 문제는 단 한 번의 착륙보다 훨씬 큰 의미를 갖는다. 가장 우수한 데이터를 확보하고, 신뢰성 있는 운송 체계를 개발하며, 지속적인 주둔을 실현하는 나라는 앞으로 수십 년간 달 활동이 조직되는 방식에 영향력을 행사할 수 있다.

창어 7호가 중요한 이유

중국의 창어 7호 임무는 중국의 달 탐사 야망을 가늠할 다음 주요 시험대가 될 전망이다. 궤도선과 착륙선, 탐사차, 소형 도약선을 달 남극 지역에 보내도록 설계됐다. 목표 지점은 달 남극에 가까운 고지대 가장자리를 가진 폭 21㎞의 섀클턴 크레이터 인근이다.

지금까지 달 남극에 직접 착륙한 우주선은 없다. 따라서 창어 7호는 경사가 가파르고 그늘이 깊으며 조명이 제한돼 항행이 어려운, 대부분 탐사되지 않은 지형에 진입하게 된다. 이 임무는 착륙을 시도하기 전에 달 궤도에서 일정 기간 머문 뒤 표면 탐사 장비를 투입해 지면을 조사하고 얼음을 찾을 것으로 예상된다.

탐사차는 카메라와 레이더, 과학 장비를 이용해 표면과 지하를 조사한다. 도약선은 로켓 추력을 이용해 지점 사이를 이동하도록 설계돼 영구 음영 크레이터에 도달할 가능성이 있다. 도약을 여러 차례 나눠 최대 15㎞까지 이동하고, 햇빛에 한 번도 노출되지 않은 토양을 조사할 드릴을 탑재할 수 있다.

행성과학연구소의 수석 과학자 노버트 쇼르그호퍼는 달에 착륙한 우주선이 달의 물을 찾는 데 특별히 투입된 적은 없다는 점에서 이 임무를 달 탐사의 첫 사례라고 설명했다. 임무가 성공하면 중국은 극지 얼음의 양과 깊이, 분포에 관한 가용 자료 가운데 가장 종합적인 데이터를 확보할 수 있다.

물은 유용할 수 있지만 쉽게 얻을 수는 없다

과학자들은 달 극지에서 수소와 물 매장 가능성을 시사하는 흔적을 발견했지만, 매장물의 규모와 형태는 여전히 불확실하다. 얼음이 비교적 접근하기 쉬운 층에 있을 수도 있지만, 연구자들은 농도가 낮은 상태로 달의 흙에 섞여 있을 가능성도 있다고 본다. 이를 추출하려면 어둠 속에서도 작동하고 절대영도보다 불과 수십 도 높은 극한의 추위를 견디는 기계가 필요하다.

영구 음영 지역은 작업 환경이 매우 까다롭다. 어두운 크레이터에서는 태양광 패널로 전력을 생산할 수 없고, 크레이터 벽이 통신을 막을 수 있으며, 장비는 혹한을 견뎌야 한다. 기지는 인근 능선이나 햇빛이 드는 곳에서 운영하면서 로봇 장비를 냉각 함정으로 보내야 할 가능성이 크다.

정착 계획 외에도 과학적 가치가 크다. 고대 얼음은 혜성이나 소행성, 태양풍 입자 가운데 무엇이 물을 달에 가져왔는지 등 물의 유입 경로에 관한 정보를 보존하고 있을 수 있다. 얼음 시료는 지구와 달을 아우르는 더 넓은 체계에서 물의 역사를 연구하는 데 도움이 될 수 있다.

중국의 임무에는 태국, 이집트, 스위스, 바레인, 이탈리아 등 여러 협력국의 장비가 실린다. 홍콩대와 연계된 기관 및 하와이의 관측 연구단이 만든 소형 망원경도 섀클턴 크레이터 인근에서 은하수를 촬영할 예정이다. 베이징과 워싱턴의 협력이 제한된 상황에서도 중국의 달 탐사 프로그램이 협력국을 끌어들이고 있음을 국제 장비들이 보여준다.

달에 도달하는 두 가지 방식

미국은 NASA와 민간 기업, 난도가 점점 높아지는 아르테미스 임무를 활용하고 있다. 아르테미스 2호는 2026년 4월 우주비행사 4명을 태우고 달을 선회했다. 반세기 넘게 만에 이뤄진 유인 달 거리 비행이었다. 이번 비행은 오리온 우주선과 향후 달 표면 임무에 필요한 핵심 시스템을 시험했다.

NASA는 아직 우주비행사를 달 표면으로 데려간 유인 착륙선을 확보하지 못했다. NASA는 스페이스X와 블루오리진에 스타십과 블루문 착륙선 개발을 맡겼다. 두 설계 모두 주요 기술 과제를 안고 있으며, 달 착륙에 앞서 지구 궤도에서 우주선끼리 대량의 극저온 연료를 옮겨야 한다. 이런 작업은 우주에서 아직 한 번도 완수된 적이 없다.

NASA는 로봇 임무에도 민간 기업에 의존하고 있다. 아스트로보틱 테크놀로지의 그리핀 착륙선은 2026년 말 달 남극 임무를 수행할 계획이다. 앞서 미국의 착륙선들이 달 착륙 과정에서 문제를 겪은 뒤 나온 계획이다. NASA는 극지 자원을 탐색할 VIPER 탐사차도 계획했지만, 일정은 아직 시험이 필요한 착륙선과 발사 시스템에 달려 있다.

중국은 보다 중앙집중화된 설계를 추진하고 있다. 계획 중인 유인 달 탐사 체계는 유인 우주선과 란웨 착륙선을 각각 발사하는 두 차례의 발사를 활용한다. 두 우주선은 달 궤도에서 만나며, NASA의 현재 방식에 필요한 우주 공간 연료 재보급은 하지 않는다. 중국은 아직 이 체계의 모든 요소를 실제 비행에 투입하지는 않았지만, 항행과 추진, 감지 시스템 시험은 이미 진행했다.

중국 우주 프로그램을 연구하는 전직 NASA 전략 고문 패트릭 베샤는 중국에 남은 기술적 문제가 관리 가능한 수준으로 보인다고 말했다. 창어 프로그램이 2004년 시작된 이후 중국은 달 탐사에 꾸준히 집중해 왔지만, NASA의 우선순위와 예산은 대통령 행정부가 바뀔 때마다 변해 왔다.

위신과 안보, 국가 정체성

유인 착륙은 과학적 가치를 지니지만 국가 역량을 과시하는 중요한 계기도 된다. 미국은 냉전 시기 아폴로 프로그램을 통해 기술력을 과시했다. 중국은 우주 프로그램을 과학기술 강국으로 도약하려는 더 큰 국가 목표와 연결하고 있다.

시진핑 중국 국가주석은 우주 강국 건설을 영원한 꿈이라고 했다. 중국 당국자들은 2030년까지 중국 우주비행사의 첫 달 착륙을 이루겠다는 의지도 밝혔다. 중국의 달 탐사 프로그램은 수천 년 동안 중국 문화의 일부였던 이야기 속 달의 여신 창어의 이름을 땄다.

짐 브라이든스타인 전 NASA 국장은 중국 우주 프로그램의 투명성이 부족하다고 지적하면서도, 중국 기관들이 대체로 발표한 이정표를 달성해 왔다고 말했다. 재러드 아이작먼 NASA 국장은 중국이 우주를 비롯한 여러 분야에서 주요 경쟁국이라고 평가했다. 그는 중국이 먼저 달에 도달할 능력이 있다고 경고하면서도 미국이 현재 달 탐사 목표를 달성할 수 있다는 자신감을 밝혔다.

전략국제문제연구소의 항공우주안보 프로젝트 소속 클레이턴 스워프는 더 큰 목표가 사람들이 지구 밖에서 태어나고 일하며 생을 마치는 미래라고 설명했다. 그렇게 되면 달 정착지는 짧은 과학 탐사보다 작은 도시에 가까워질 것이다.

장기적인 비전을 실행하는 데는 여러 세대가 걸릴 것”이라고 스워프는 말했다. “지구가 아닌 곳에서 태어나는 사람과 세상을 떠나는 사람, 그들의 가족, 그곳에서 자라나는 아이들이 생길 것입니다.

이런 비전은 의원과 국방 당국자들이 달 활동을 안보의 관점에서 바라보는 이유를 설명한다. 기지에는 전력과 통신, 착륙 구역, 운송 경로가 필요하다. 과학 연구를 위해 세운 시설도 더 광범위한 국가 기반시설 네트워크의 일부가 될 수 있다.

달 자원 관련 규칙은 여전히 미정

1967년 우주조약은 국가가 달을 자국 영토라고 주장하는 것을 금지한다. 조약은 주권 행사나 점유 등 어떤 방식으로도 외기권과 천체를 영유할 수 없다고 규정한다. 그러나 채굴과 발전소, 보호 운영 구역에 대해서는 똑같이 명확한 답을 제시하지 않는다.

미국은 70개국이 서명한 원칙 체계인 아르테미스 협정을 추진하고 있다. 협정은 우주 자원 이용을 지지하고, 유해한 간섭을 막기 위한 조치로 제시되는 경우 작업 주변에 임시 안전 구역을 설정할 수 있도록 한다. 중국과 러시아, 여러 주요 협력국은 이 협정에 서명하지 않았다.

여러 임무가 같은 크레이터나 착륙 지점, 얼음 매장지를 노릴 경우 이런 구분을 지키기 어려워질 수 있다. 우주선의 엔진 배기가스나 먼지, 하강 중 충돌로 다른 임무가 피해를 입을 수 있다. 우주법 전문가 미셸 핸런은 조약에 따라 각국이 다른 활동을 충분히 고려해 행동해야 한다고 말했다. NASA는 우주선 간 착륙 거리를 최소 2㎞로 권고하지만, 권고는 구속력 있는 국제 규칙과 다르다.

채굴은 더 첨예한 분쟁을 일으킬 수 있다. 물 얼음은 생명 유지와 연료 생산에 쓰일 수 있고, 달의 흙에는 실리콘과 알루미늄, 티타늄 같은 물질이 들어 있다. 헬륨-3도 미래 에너지 또는 컴퓨팅 기술의 잠재적 자원으로 거론되지만, 상업적 이용은 현재 기술 수준으로는 요원하다.

“영유할 수 없다면, 어떻게 소유할 수 있습니까?” 스워프는 영토 주장을 금지하는 조약과 운영 중인 시설을 보호해야 하는 현실적 필요 사이의 긴장을 설명하며 이렇게 말했다.

중국은 대체로 달 활동이 평화적 목적에 기여하고 국제법을 준수할 것이라고 밝힌다. 중국 연구자들은 달 광물을 활용하는 방안도 언급해 왔다. 합법적인 자원 이용과 비공식적인 통제권 주장의 차이는 현장에서 각국이 어떻게 행동하는지에 따라 달라질 수 있다. 특히 한 나라가 가치 있는 지점에 먼저 도착할 경우 더욱 그렇다.

경쟁에 더 많은 나라가 참여할 수 있다

달 탐사 경쟁에 참여하는 나라는 워싱턴과 베이징만이 아니다. 중국의 창어 8호 임무는 2029년경 파키스탄의 진나 1호 탐사차를 달 남극 지역에 보낼 예정이다. 무게 약 35㎏인 이 탐사차는 달의 흙과 방사선, 플라스마, 지형을 조사할 계획이다. 착륙 후에는 파키스탄 전문가들이 탐사차를 조종할 예정이다.

창어 8호는 3D 프린팅 관련 기술을 포함해 달의 흙을 건설에 활용하는 방법도 시험할 것으로 보인다. 러시아와 튀르키예, 남아프리카공화국, 이탈리아 등도 참여할 예정이다. 중국은 미래의 국제 달 연구 기지를 과학 시설로 소개해 왔다. 이 기지는 로봇 운용으로 시작해 이후에는 사람을 지원할 수 있다.

러시아는 해당 기지에 원자력 발전을 제공하는 방안을 논의해 왔다. 원자력 시스템은 햇빛이 제한된 곳에서도 안정적으로 에너지를 공급할 수 있지만, 기술적·정치적·수송상의 난제가 상당하다. 중국은 2030년 유인 착륙과 그 뒤를 이을 점점 더 역량이 높아지는 로봇 및 유인 임무도 논의해 왔다.

미국도 민간 및 국제 협력국 네트워크를 구축하고 있다. NASA의 접근법에서는 민간 기업이 착륙선 제작과 화물 수송, 궁극적으로 달 경제 지원에서 더 큰 역할을 맡는다. 기업이 성공하면 빠르게 진척될 수 있지만, 우주선 고장이나 자금 변동이 생기면 지연될 수도 있다.

우주 정책 전문가들은 첫 착륙이 앞으로 여러 세대에 걸친 달 탐사 주도권을 결정하지는 않을 것이라고 경고한다. 안정적인 전력과 운송, 거주 시설, 과학 시설을 구축하려면 반복적인 임무와 안정적인 예산이 필요하다. 경쟁은 이런 노력을 앞당길 수 있으며, 경쟁 프로그램 간 소통은 사고 위험을 줄일 수 있다.

앞으로의 이정표가 보여줄 것

창어 7호는 달에서 가장 까다로운 환경 가운데 하나에서 중국이 여러 로봇 이동체를 운용할 수 있는지를 보여줄 가장 분명한 단기 시험대가 될 것이다. 임무 결과는 후속 임무의 착륙 지점 선정에 참고가 되고, 극지 얼음이 유용한 매장지에 집중돼 있는지 아니면 다루기 어려운 토양에 흩어져 있는지도 밝혀낼 수 있다.

NASA의 핵심 시험 과제는 민간 착륙선의 성능, 스타십과 블루문의 준비 상태, 아르테미스 일정을 지킬 수 있는 기관의 역량이 될 것이다. 유인 달 궤도 비행의 성공은 큰 성과지만, 달 표면에 도달하려면 안전한 착륙과 신뢰성 있는 우주복, 표면 전력, 우주비행사를 지구로 데려올 계획이 필요하다.

달 남극은 여러 임무가 들어갈 만큼 넓기 때문에 두 나라는 결국 서로 다른 지역에서 활동할 수도 있다. 그래도 착륙 간 거리와 전파 간섭, 비상 지원, 과학 연구지 보호에 관한 공통 절차가 필요하다.

첫 우주 경쟁은 깃발을 꽂고 지구로 돌아오는 것으로 끝났다. 현재의 경쟁은 첫 우주비행사가 떠난 뒤에도 계속 가동될 기반시설을 만드는 데 초점을 맞추고 있다. 우주비행사가 달 표면에 서 있는 사진 한 장보다 물과 전력, 안전한 지형에 대한 접근성이 더 중요해질 것이다.

핵심 내용

• 중국의 창어 7호 임무는 달 남극 인근에서 물 얼음을 탐색하도록 설계됐다.
• 임무는 궤도선과 착륙선, 탐사차, 도약선을 이용해 까다로운 극지 지형을 조사할 예정이다.
• NASA의 아르테미스 프로그램도 남극을 목표로 하지만 유인 착륙 일정은 기술적 위험에 직면해 있다.
• 달 얼음은 식수와 호흡용 산소, 로켓 연료를 제공할 수 있다.
• 우주조약은 달의 국가 소유를 금지하지만 채굴과 안전 구역에 관한 규칙은 여전히 논쟁 중이다.
• 파키스탄을 비롯한 여러 나라가 향후 임무를 통해 중국의 더 큰 달 탐사 프로그램에 참여하고 있다.
• 경쟁의 향방은 최초의 유인 착륙뿐 아니라 지속적인 기반시설과 협력에 따라 결정될 것이다.