By RAMIN SKIBBA, WIRED US

여러 가지 모듈과 4개의 태양 전지 배열기, 세계 각지에서 찾아오는 수많은 우주비행사가 있는 국제 우주 정거장(ISS)은 1990년대 말부터 존재한 세계적 협력, 우주 과학의 상징이었다. 그러나 이제는 ISS가 존재할 수 없다.

2019년, ISS의 러시아가 제작한 ISS의 가장 오래된 모듈인 자리야(Zarya)에 작은 균열과 공기 유출 문제가 발생했다. 궤도를 도는 각종 우주 쓰레기가 ISS를 위협하기도 했다. 중국이 2021년 4월 중에 발사한 톈허(Tianhe)를 핵심 모듈로 둘 것이 유력한 자체 우주 정거장을 조립하는 현재, 미국 항공우주국(NASA)도 ISS를 대체할 신규 우주 정거장 개발 계획을 구상했다. 2021년 12월 초, NASA는 블루오리진과 나노랙(Nanoracks), 노스롭 그루만(Northrop Grumman)과 과학 및 상업 활동을 결합할 우주 정거장 설계 계약을 체결했다.

NASA는 세 기업에 ISS와 같은 모듈이나 공기가 가득한 주거 공간을 갖춘 우주 정거장 설계 계약금으로 약 4억 1,600만 달러를 지출했다. 미래에 추가 모듈을 레고 조립하는 것처럼 연결할 수 있다. NASA의 신규 우주 정거장 건설지원 금액은 전체 설계 자금 지원 비용의 4%도 차지하지 않는다. 나머지 투자 금액은 민간 기관을 통해 지원받는다. 결과적으로 NASA는 최근 계약을 체결한 세 기업 중 한 곳만 선택해 신규 우주 정거장을 건설하게 된다.

나노랙 우주 시스템 부사장이자 전직 NASA 부관리자였던 마셜 스미스(Marshall Smith)는 “새로운 시대의 시작이다. 나노랙은 상업용 우주선 개발 인력과 상업용 화물을 갖추었으며, 이제는 상업용 우주 정거장을 설립한다. 우주 산업 발전을 위한 다음의 중대한 단계이다”라고 말했다.

NASA 관계자는 적어도 신규 우주 정거장의 첫 번째 모듈이 설치될 2020년대 말까지는 ISS가 계속 존재하기를 바란다. NASA는 2단계 과정을 거쳐 신규 우주 정거장을 설립할 계획이다. 블루오리진과 나노렉, 노스롭 그루만 모두 2025년까지 NASA와 협력해 신규 우주 정거장 설계 청사진을 자세히 설명할 예정이다. 그리고 2단계에서는 NASA 관계자가 신규 우주 정거장 건설 과정을 이어갈 기업 한 곳을 선택한다. 최종 선정된 기업은 2~3년 이내로 첫 번째 모듈을 우주로 발사한다. 첫 번째 모듈은 우주비행사 최소 2명이 상주할 수 있는 공간을 갖춘 채로 연구 및 실험을 진행한다.

휴스턴에 본거지를 둔 존슨 우주 센터(Johnson Space Center)의 NASA 상업용 저궤도 개발 프로그램 관리자인 안젤라 하트(Angela Hart)는 12월 2일(현지 시각), 기자 회견 현장에서 NASA의 신규 우주 정거장 설계 과정과 함께 ISS에서의 간편한 전환이 이루어질 것이라고 예상했다. 하트는 “NASA의 2단계 과정 전략은 정부가 최소 비용으로 서비스를 제공해, NASA의 아르테미스 달 탐사 미션과 화성 탐사 미션 집중 진행이 이루어지도록 할 것이다”라고 말했다.
 
노스롭 그루만은 NASA와 계약한 기업 세 곳 중 가장 긴 역사를 지닌 기업이다. 노스롭 그루만은 1930년대 창립돼, NASA와 오랜 관계를 유지했다. 노스롭 그루만이 제안한 신규 우주 정거장의 특성은 기존 ISS와 가장 비슷하며, 대부분 이미 접할 수 있는 기술과 하드웨어로 신규 우주 정거장을 설립한다. 이미 NASA가 계획한 달의 궤도를 도는 게이트웨이(Gateway) 우주 정거장에 장착하고자 개발 중인 주거 및 물류 기지(HALO)와 비슷한 실린더 모듈을 갖추었다. 또, ISS에 공급 물품을 여러 차례 운반하는 데 구축된 시그너스 화물 우주선(Cygnus cargo spacecraft)보다 더 큰 화물 우주선도 구상했다.

노스롭 그루만의 인간 탐사 비즈니스 개발 총괄인 릭 매스트라치오(Rick Mastracchio)는 “NASA에 매우 안정적이면서도 기술적으로 합리적인 구성, 그리고 매우 빠르게 제작할 수 있는 부분을 선택할 기회를 주고자 한다”라고 밝혔다.

나노랙이 제안한 스타랩(Starlab) 우주 정거장은 노스롭 그루만이 구상한 것과 완전히 다르다. 공기가 가득한 대규모 주거 공간의 크기는 ISS의 압축된 캐빈 스페이스의 1/3 수준이다. 또, 과학 연구실과 도킹 포트, 전력 및 동력 요소, 로봇 팔 등이 있으며, 단 한 차례의 발사 만으로도 궤도를 향해 나아갈 수 있다. 휴스턴에 설립된 나노랙은 최대 주주 기업인 보이저 스페이스(Voyager Space), 록히드 마틴(Lockheed Martin)과 협력한다.

공기가 가득한 주거 공간은 금속으로 구성된 주거 공간보다 비교적 최근 등장했으나 공기 팽창 기술 자체는 수십 년간 존재했다. 비글로 에어로스페이스(Bigelow Aerospace)의 공기가 가득 찬 BEAM 모듈은 2016년부터 ISS에 연결된 채로 유지됐다. 나노랙의 주거 공간은 개인 기업이 개발했으나 우주에서 계속 위협을 가하는 존재인 우주 방사선과 먼지 보호 능력을 제공하고자 설계되었다. 스미스는 “공기 팽창 기술을 활용한다면, 우주 방사선과 먼지 등이 여러 층을 통과해야 한다. 그러나 여러 층으로 형성된 공기층은 방탄조끼처럼 우주의 유해 물질을 모두 흡수한다”라고 설명했다.

시에라 스페이스(Sierra Space)와 함께 개발한 블루오리진의 오비털 리프(Orbital Reef) 우주 정거장은 금속 핵심과 과학 모듈이라는 두 가지 기술을 모두 적용했으며, 공기가 가득 찬 주거 공간인 LIFE도 갖추었다. 오비털 리프의 구조는 ‘복합 우주 비즈니스 단지’로 설계돼, 다양한 활동을 지원할 예정이다.

매스트라치오는 지금까지 세 기업의 우주 정거장 중 어떤 것을 선택하더라도 NASA가 주요 주거 기관이 될 것이라고 말한다. 그러나 상업 우주여행 시장이 성장하면서 우주 정거장은 관광객과 스포츠, 엔터테인먼트, 광고 등 여러 목적으로 찾는 이들에게도 머무를 공간을 제공할 예정이다. 사실, ISS에 이어 새로 설립될 우주 정거장의 형태와 추가 모듈 개발은 시장 동력에 달려있다. 실질적으로 제한적인 우주 공간을 차지할 초기 경쟁이 이루어질 것이다. 미국과 유럽, 러시아, 일본, 캐나다 우주비행사 모두 결국에는 주거 공간과 연구에 집중할 실험 공간 확보 경쟁을 펼치는 동시에 민간 고객은 상업적 목적 달성 공간을 차지하기 위한 경쟁을 펼칠 것이다.

그러나 시간이 지나면서 우주 정거장이 건설되면서 다양한 모듈을 통해 여러 가지 활동이 확산돼, 그 누구도 연구실에서 잠을 자거나 우주여행을 즐기고 무중력 상태를 경험하고자 하는 관광객 모두 우주비행사와 같은 환경에서 지낼 필요는 없을 것이다. 블루오리진 첨단 개발 프로그램 수석부사장인 브렌트 셔우드(Brent Sherwood)는 기자 회견에서 “가장 쉽게 상상할 수 있는 신규 우주 정거장의 모습은 기본적으로 운동과 식사, 사교 활동, 취침 등이 가능한 주거 기능을 하는 기숙사 형태이면서 별도로 연구 기능이나 제조 기능을 지원하는 공간이 있는 모습이다”라고 말했다.

하지만, 2020년 말까지 신규 우주 정거장이 궤도를 돌도록 하려면, NASA와 민간 협력사 모두 달성하기 매우 어려운 과정을 거쳐야 한다. 11월 30일(현지 시각) 발행된 NASA의 ‘감찰 총괄국(Office of Inspector General)’ 보고서에는 “NASA는 2028년, 신규 우주 정거장 발사 계획을 완벽히 시행하면서 저궤도 목표 지점 도달 가능성이라는 격차를 피하는 데 큰 어려움을 직면했다”라는 내용이 작성됐다. ISS 유지, 관리 비용은 NASA의 연간 유인 우주비행 예산 1/3을 차지한다. ISS의 수명은 2024년이면 끝날 전망이지만, NASA 관계자는 2030년까지 ISS 유지 기간을 연장할 수 있으리라 기대한다. 반면, 우주비행사는 신규 우주 정거장의 첫 번째 모듈이 완성될 때까지 ISS에 문제가 생기지 않기를 바라며 균열과 누수를 확인해야 한다.

블루오리진과 나노렉, 노스롭 그루만의 계약 모두 NASA의 지구 저궤도 개발 프로그램(Commercial Low-Earth Orbit Development Program)에 해당한다. 액시엄 스페이스(Axiom Space)가 연구 및 다른 여러 애플리케이션을 위해 설계한 모듈도 마찬가지이다. 액시엄 스페이스의 모듈에는 2024년 하반기 발사 예정인 주거 모듈이 포함됐다. 실험실 모듈과 관측 모듈도 설계됐다. 모두 ISS에 연결하기 위해 설계됐다. ISS가 지난 수십년 동안 수행한 역할을 끝낼 때, 액시엄 스페이스의 모듈을 분리하고, 자유롭게 우주 공간을 비행하는 상업용 정거장이 될 것이다.

보이저 스페이스 국제 우주 정거장 사장 겸 나노랙 이사회장인 제프리 맨버(Jeffrey Manber)는 기자 회견 현장에서 결과적으로 NASA의 신규 우주 정거장 개발 경쟁은 한 기업 이상이 성과를 얻는 결과를 가져올 것이라고 주장했다. 그는 “2020년대 말이면, 우주에서 민간 기업 소유 우주 정거장을 여럿 찾아볼 수 있을 것이다. 민간 기업의 우주 정거장은 다른 궤도에 자리 잡을 수도 있을 것이다”라고 말했다.

** 위 기사는 와이어드US(WIRED.com)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
Here's How 3 Space Companies Aim to Replace the ISS