달 탐사 임무를 성공적으로 마친 아르테미스 2호의 유인 우주 캡슐이 지구 귀환 과정에서 극한의 열을 안정적으로 견뎌낸 사진이 공개됐다.

과학 매체 라이브사이언스는 23일(현지시간) 아르테미스 2호 오리온 모듈 재진입 장면을 담은 수중 사진을 보도했다. 해당 사진은 지난 10일 오리온 캡슐이 샌디에이고 인근 태평양에 착수한 직후, 미국 해군 잠수부들이 촬영한 우주선의 열 차폐막 사진이다.

미국 항공우주국(NASA)에 따르면, 오리온 우주선의 열 차폐막은 고열에 인해 표면에 형성된 탄화층이 손실되는 현상이 최소화됐고 세라믹 타일에도 균열이 발견되지 않았다. 또 반사형 열 차단 테이프도 다수 구간에서 온전한 상태를 유지한 것으로 확인됐다. 이는 우주비행사 4명이 대기권 통과 과정에서 안전하게 보호됐음을 보여주는 결과다.

NASA는 지난 20일 성명을 통해 “초기분석 결과, 시스템은 예상대로 작동했으며 특이 사항은 발견되지 않았다”며 “아르테미스 1호에서 관찰됐던 탄화물 손실이 양과 규모 모두에서 크게 줄어든 것으로 나타났다”고 밝혔다.

오리온 캡슐의 열 차폐막은 폴리머 수지 내부에 실리카 섬유를 결합한 구조로, 시속 약 3만9693㎞에 달하는 속도로 대기권에 재진입할 때 발생하는 극한의 열로부터 승무원을 보호하도록 설계됐다.

하지만, 아르테미스 2호 임무 전 해당 설계에 대한 우려가 제기된 바 있다. 콜롬비아호 참사 이후 첫 비행에 참여했던 전 NASA 우주비행사이자 열 차폐막 연구 엔지니어 찰스 카마르다는 이 설계를 두고 “승무원의 생명을 건 러시안 룰렛”이라며 강하게 비판했다.

이런 우려가 제기된 것은 아르테미스 2호가 이전 아르테미스 1호와 동일한 열 차폐막 구조를 사용했기 때문이다. 무인 임무였던 아르테미스 1호에서는 오리온의 재진입 과정에서 100곳 이상의 예상치 못한 탄화물 손실이 발생한 바 있다.

그렇다면 왜 1호와 2호는 다른 결과를 냈을까? NASA는 이 문제를 개선하기 위해 우주선의 재진입 방식을 변경했다. 대기권에 튕기듯 들어오는 기존의 ‘스킵 기동’ 대신 스킵 없이 직접 진입하는 방식을 적용해 열 차폐막이 고온에 노출되는 시간을 줄였다. 초기 분석 결과는 NASA의 선택이 성공적이었음을 보여준다고 라이브사이언스는 전했다.

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한편, 그 동안 잦은 연료 누출과 발사 취소로 악명이 높았던 대형 로켓 ‘우주발사시스템(SLS)’도 이번 임무에서 안정적으로 작동한 것으로 확인됐다. NASA는 “오리온 우주선이 목표 착수 지점에서 약 4.7㎞ 떨어진 위치에 정확히 착수했다”며 “대기권 진입 속도 또한 예측치와 시속 1.6㎞ 이내의 오차 범위 안에 있었다”고 설명했다.

NASA는 이번 초기 평가를 토대로 아르테미스 프로그램이 순조롭게 진행되고 있다고 밝혔지만, 향후 일정에 대한 불확실성은 여전히 남아 있다. 후속 임무인 아르테미스 3호는 2027년 지구 궤도 도킹 시험을 목표로 하고 있으며, 이후 아르테미스 4호와 5호는 2028년 달 착륙을 추진할 계획이다. 다만 달 착륙선과 우주복 등 핵심 장비의 개발 및 공급 일정이 변수로 남아 있어, 전체 프로그램의 지연 가능성도 배제할 수 없다는 분석이 나온다.