중국의 창어 6호: 달의 뒷면 시료 최초 회수와 SPA 분지 연구의 혁명
중국의 창어 6호(Chang’e‑6) 미션은 인류 역사상 최초로 달의 뒷면, 특히 남극-에이트켄(SPA) 분지에서 실물을 채취해 지구로 회수한 의미 있는 업적입니다. 이 미션은 달 시료 회수 분야에서 또 하나의 큰 도약을 보여줍니다. 창어 6호는 2024년 5월 3일 발사되었으며, 두 가지 주요 모듈—착륙선과 소형 로버 ‘진찬(Jinchan)’—로 구성되었습니다. 착륙선은 6월 1일 SPA 분지 내부에 착륙했고, 이후 로버는 자동으로 주변 환경을 촬영하며 활발히 작동했습니다. 달 표면에서는 착륙선이 드릴과 스쿱(robitic scoop)을 이용해 지표와 지하 시료를 수집했으며, 총 1,935.3 g (약 2 kg)의 암석·토양 샘플을 확보했습니다. 이후, Ascender 모듈이 자동으로 분리되어 궤도선과 도킹을 성공적으로 수행했고, 샘플은 무사히 지구 귀환 캡슐로 이송되었습니다. 2024년 6월 25일 이 캡슐은 중국 내몽골 자치구에 착륙하며 성공적인 달 시료 회수로 기록되었습니다. 이 회수 시료는 지구에서 접근할 수 없었던 달 뒷면의 첫 샘플이라는 점에서 과학적으로 매우 중요한 의미를 가집니다. 분석 결과에 따르면, SPA 분지 시료에는 42억 년 전과 28억 년 전의 현무암 조각이 포함되어 있어, 약 14억 년에 걸친 화산 활동이 있었음을 나타냅니다. 이는 달 뒷면이 화성보다도 복잡한 화산 역사를 지녔다는 점을 입증하며, 달 내부 구조와 열 진화에 대한 새로운 시각을 제공합니다. 이러한 분석은 두 번째 중요한 통찰을 제공합니다. 시료 내에 포함된 고대 자기장 역학을 입증하는 증거들은, 달 내부에서 생성된 자기장이 단순히 사라진 것이 아니라, 간헐적으로 재생되었을 가능성을 제시합니다. 이는 달 자기장의 기원과 소멸 과정, 그리고 내부 열활동에 대한 기존 이론에 변화를 요구하는 중요한 발견입니다. 종합하면, 창어 6호의 달 시료 회수는 단순한 토양 확보를 넘어, SPA 분지의 화산 활동 시기, 달 내부 자기장 구조, 그리고 전체적인 달의 생성과 진화 과정을 규명하는 데 결정적인 역할을 합니다. 이 시료들은 향후 여러 국제 공동 연구를 통해 더 깊이 해석될 예정이며, 달뿐만 아니라 태양계 초기 역사 연구에서도 핵심 자료가 될 것입니다.
Endurance: SPA 분지 횡단을 통한 차세대 ‘달 시료 회수’ 전략
Endurance는 달 뒷면에 위치한 태양계 최대 충돌 분지 중 하나인 남극-에이트켄(SPA) 분지를 횡단 하며 시료를 채취하는 개념 로버 미션입니다. 이 미션은 향후 달 시료 회수 방식에 있어 획기적인 발전을 예고하고 있습니다. NASA의 Endurance는 최장 약 2,000 km에 달하는 뒷면의 SPA 분지를 횡단하는 장거리 로버로 설계됩니다. 이 로버는 SPA 중심부에 착륙한 후, 분지 내 여러 지점에서 총 12개의 샘플(최대 100 kg)을 채취하는 데 목적이 있습니다. 이후 해당 시료는 아르테미스 우주인들이 달 남극에서 회수하여 지구로 귀환시키는 방식으로 계획됩니다. 이 모델은 기계 탐사와 유인 탐사를 유기적으로 결합한 새로운 ‘하이브리드 달 시료 회수’ 전략을 제시합니다. Endurance는 고도의 자율 주행 기능을 기반으로 설계되어, 조명과 통신 제약이 심한 SPA 분지의 뒷면에서도 독립적인 운행이 가능합니다. NASA는 이를 위해 고속 자율 탐사, 장애물 회피, 실시간 위치 인식 및 판단 역량을 포함한 첨단 자율 시스템을 개발 중이며, 이는 궤도 통신이 제한적인 환경에서도 효과적인 임무 수행을 가능하게 합니다. 과학적으로 Endurance의 시료 회수는 SPA 분지의 지질학적 다양성에 대한 깊은 통찰을 제공합니다. SPA는 가장 오래된 충돌 분지로서, 다양한 암석층과 화성 충돌 역사에 대한 기록이 남아 있을 가능성이 큽니다. 따라서 Endurance를 통한 다양한 지역에서의 시료 확보는 달 형성, 내부 구조 및 충돌 역사를 재구성하는 데 중요한 기반 자료가 됩니다. 또한, 이 미션은 달 시료 회수 임무 수행 방식에서도 새로운 이정표가 됩니다. 기존의 방식은 단일 착륙선이 제한 구역에서 시료를 채취하는 형태였으나, Endurance는 이동 범위를 넓히고 다양한 지점을 탐사하며 시료 수집의 범위를 극대화합니다. 무엇보다 우주인과 로봇의 협업 모델을 도입함으로써, 미래 달 탐사의 효율성과 안전성을 높이는 전략적 전환을 시도하고 있습니다. 결국 Endurance는 단순한 로버 미션을 넘어, 달 뒷면 전방위적 탐사 기반 시료 회수 체계의 시작점입니다. 자율 탐사의 기술적 진보, 지질학적 연구 확대, 그리고 인간-기계 협업의 효율성 강화까지 포괄하는 전략적 미션으로 발전 중입니다. 이 개념은 향후 달뿐만 아니라 화성 등 심우주 탐사에서도 표본 회수 전략에 영향을 미치는 중요한 선례가 될 예정입니다.
아르테미스 프로그램과 미국의 달 남극 샘플 반환 전략
NASA의 아르테미스 프로그램은 단순히 인간을 달에 보내는 것에 그치지 않고, 달 시료 회수 임무를 통해 달의 기원과 미래 탐사에 대한 통찰을 제공할 중대한 계획입니다. 특히, 달 남극 지역의 영구 음영 지역(permanently shadowed regions)에서 휘발성 물질과 얼음 등 지질학적 자료를 확보하는 것이 핵심 목표입니다. 이러한 시료는 달 형성, 물의 존재, 그리고 현장 자원 활용(ISRU) 연구에 직접적인 기반 자료가 됩니다. 아르테미스 III 임무(2027년 예정)는 아르테미스 프로그램의 첫 유인 착륙 미션이자, 달 남극 지역에서 직접 시료를 채취해 지구로 회수하는 첫 사례가 될 가능성이 큽니다. 이 미션에서는 두 명의 우주인이 Starship HLS(인간 착륙선)을 이용해 달 표면에 착륙하며, 최소 두 차례의 EVA(우주인 활동)를 수행하면서 다양한 과학 샘플을 채취하는 계획입니다. 시료 회수 규모에 대한 초기 계획도 구체화되고 있습니다. 아르테미스 III의 샘플 반환 기획에 따르면, 최소 35kg(샘플 26kg + 포장 9kg)에서 최대 100kg(샘플 80kg + 포장 20kg)에 이르는 시료가 지구로 회수될 수 있다는 전망이 제시되었습니다. 또한, 휘발성 화합물이 포함된 시료를 회수함으로써, 달의 물질 순환과 태양계 초기 역사를 이해하는 데 필수적인 데이터를 제공하게 됩니다. 달 남극에서의 시료 회수 전략은 단발성을 넘어 지속 가능한 반복 회수 체계로 확장 중입니다. 예컨대, 저궤도에서 장기간 작동할 수 있는 로버가 SPA 분지를 탐사 하며 전략적 위치에서 시료를 캐시(cache)하고, 아르테미스 우주인이 해당 시료를 회수해 지구로 가져오는 방안도 연구되고 있습니다. 이는 인간과 로봇의 협업 기반 탐사 모델을 제시하는 중요한 전환점이 될 수 있습니다. 기술적인 측면도 빠르게 진화하고 있습니다. 예를 들어, Lunar Terrain Vehicle (LTV) 같은 우주인은 탑승하지 않지만 EVA 상태로 주행 가능한 로버는, 착륙지 주변에서 우주인의 활동 범위를 확대하고 보다 다양한 시료를 확보하는 데 핵심 역할을 하게 됩니다. LTV는 아르테미스 V(2030년 예정)부터 활용될 예정입니다. 마지막으로, 회수된 시료는 아폴 시료에 이어 아르테미스 시료로서, 정교한 커레이션(curation) 과정을 거쳐 저장 및 분석될 예정입니다. NASA는 아르테미스 샘플이 품질을 유지하며 보존될 수 있도록, 아폴로 경험을 토대로 높은 수준의 샘플 관리 및 반환 프로토콜을 구축 중입니다.
