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NASA 1972 달 탐사선 리뷰
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NASA 1972 달 탐사선 리뷰
50년이 지났지만, 와이어드팀 구성원 6명 중 한 명이 드디어 달의 표면에서 달 탐사선에 탑승했다.
By JEREMY WHITE, WIRED US
 

장점

지구 바깥에서 이동하는 전기차

기대를 뛰어넘는 배터리 효율성

울퉁불퉁한 달 표면에서의 훌륭한 핸들 조작감

정확하며 믿을 수 있는 내비게이션 시스템

얇고 강함

금속 타이어

우스꽝스럽지만 재미있는 탑승 경험

단점

천문학적인 비용

교환형 배터리 미지원

단 57마일이라는 짧은 주행거리

지붕이 없어 간혹 원하지 않는 달의 먼지가 들어옴

난로 문제(운전자 조작 실수일 수도 있음)

까다로운 탑승 및 하차

총점(10점 만점)

10점


정신없는 속도로 최신 장비가 출시된 사실은 와이어드팀이 항상 제 때 신제품을 접하기 어렵다는 사실을 의미한다. 그러나 중요한 제품이면서 긍정적인 반응이 있다면, 결국 와이어드팀이 직접 접하게 된다. 일부 제품이 다른 제품보다 실제로 등장하는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있다. 그러나 필자는 이 제품이 출시된 지 50년이 지난 현재 리뷰를 작성하며, 충성심이 넘치는 독자의 인내심을 유발한 사실을 인정한다. 그러나 미국 항공우주국(NASA)의 달 탐사선이 지금도 상징적인 전기차라는 공식 평가를 받는다는 점에서 이번 리뷰를 늦게 작성한 것을 이해하기를 바란다.

출시 후 리뷰 기사 작성 시점이 매우 늦은 이유는 와이어드팀 구성원 6명 중 유일하게 달 탐사선에 탑승한 찰스 듀크(Charles Duke)가 무모한 인간이라고 정의할 수 있다는 부분에서 이해할 수 있다. 와이어드는 드디어 86세 전직 우주 비행사이자 달 탐사선 조종사였던 듀크가 1972년 4월부터 아폴로 16 미션 당시 달 탐사선이라는 이례적인 전기 교통수단 탑승 경험 전체를 물어보았다.

보잉과 GM이 아폴로 프로그램 마지막 3차례 미션을 위해 제작한 달 탐사선은 오늘날 전기차보다 놀라울 정도로 가볍다. 지구 무게 기준 단 460파운드(210kg)이며, 달에서는 무게가 77파운드(35kg)으로 변환된다. 최대 중량은 1,080파운드(490kg)로, 우주 비행사 두 명과 장비, 달의 표본 등을 모두 실을 수 있는 정도이다.

물론, 오늘날 매우 놀라운 수준의 최고 속도로 이동하는 전기차에 익숙하지만, 1970년대 당시 달 탐사선은 최대 8mph의 속도로 울퉁불퉁한 달 표면을 이동하도록 설계되었다. 그러나 1972년 말 진행된 마지막 임무인 아폴로 17 당시에는 속도가 11.2mph로 증가했다.

충전 용량이 121암페어 시간(총 242Ah)인 36볼트 실버 아연 수산화칼륨 소재의 충전이 불가능한 배터리를 장착한 달 탐사선의 전체 주행 거리는 단 57마일(92km)이다. 샌프란시스코 금문교에서 산호세까지 이동할 수 있는 수준이다. 배터리가 방전되면, 달 탐사선은 쓸모가 없어진다.

또한, 최종 판매가가 3,800만 달러인 달 탐사선 4대는 아폴로 15호와 아폴로 16호, 아폴로 17호에 사용하기 위해 제작됐다. (추가 탐사선은 여분 부품을 운반할 의도로 제작됐다.) 달 탐사선의 전체 가격은 오늘날 가치로 환산했을 때, 총 2억 6,280만 달러로 상승한다. 이동수단이든 다른 제품이든 단 한 차례 달 탐사선을 탑승하고자 지갑을 열기에는 손이 떨릴 수밖에 없는 금액이다.

그러나 몇 가지 부문에 주목할 수 있다. 달 탐사선 구매 비용은 테슬라 모델3 차량을 총 6,655대 구매하고 몇 가지 추가 사항을 변경할 수 있는 수준이다. 혹은 제품으로 정식 출시가 된다면, 일론 머스크가 개인적으로 우주에서 촬영한 것과 같은 파운더스 시리즈 테슬라 로드스터(Founders Series Tesla Roadsters) 1,051대 구매할 수 있는 수준이다. 게다가 배터리를 충전하여 재사용할 수 있다.

그러나 여기서 주목할 부분이 있다. 전기차나 고속도로 주행 시 볼 수 있는 다른 차량 모두 우주 비행사 두 명과 과학 연구용 장비, 달의 토양과 바위 표본 모두 싣고 중력이 1/6 수준으로 진공 상태에 가까운 지구와 23만 8,900마일 떨어진 거리를 78시간 동안 주행할 수 없다. 그러나 달 탐사선은 가능하다. 또한, 내용이 작성되지 않은 빈 종이를 NASA 이동 수단으로 단 17개월하고도 보름 만에 운반한 사실을 기억해야 한다. 반면, 우주복만 착용한 채로 달에서 지구를 이동하는 데 총 60개월이 걸린다. 따라서 수백만 달러라는 비용에 이견을 제시하면서 언쟁을 벌이지 말자.

달의 기동성
원활한 포장도로와는 거리가 멀다는 점에서 NASA는 달 탐사선이 사화산과 충돌 분화구, 용암 흐름을 덮은 지형을 이동하도록 설계해야 한다는 사실을 인지하고 있었다. 실제로 달의 표면이 매우 고르지 않은 가운데, NASA는 아폴로 우주 비행사가 달 탐사선 탑승 시 10mph가 넘는 속도로 이동하지 않도록 주의해야 했다. 그렇지 않는다면, 전체 이동 시간 중 35%는 지상에서 떨어져 있을 것으로 추정된다. 따라서 탑승자 안전을 위해 극한의 환경에서도 조종할 수 있어야 한다.

결과적으로 달 탐사선은 정차 상태에서 이동을 시작할 때부터 1피트 높이의 계단식 장애물을 조정하도록 설계되었다. 또한, 양쪽 앞바퀴가 균열을 가로지르더라도 정차 상태에서부터 28인치 균열까지 가로지를 수 있다. 실제로 만재된 달 탐사선은 25도까지 가파른 경사를 오르내릴 수 있으며, 주차 브레이크는 최대 35도의 경사로까지 오르내리도록 구성되었다.

찰스 듀크는 “실제 탑승 시 예상보다 몸이 튀어 오른 적이 많다. 스프링 같았다”라고 말했다.

듀크가 공식 최고 속도가 8mph였던 달 탐사선의 속도를 테스트했던 것으로 추정된다. 듀크는 “실제 이동 시 속도는 8mph보다 훨씬 더 빠르다고 느꼈다. 가속도계는 17kWh(10.5mph)에서 거의 멈추지 않았다. 그러나 특히 산을 이동할 때는 멈추어, 정확한 이동 속도를 알 수 없었다. 그러나 적어도 17kWh는 되었던 것 같다. 그러나 내리막길에서는 달 탐사선이 구르기라도 할 것이라는 느낌을 받지 못했다”라며, 당시를 떠올렸다.

매우 얇은 알루미늄 합금 튜브 섀시 덕분에 놀라울 정도로 견고한 달 탐사선은 무게 대비 두 배 이상의 짐을 운반할 수 있다. 마력은 최대 중량이 차량 전체 무게의 약 1/2~2/3 수준인 포드 F-150과 비교할 수 있다. 달 탐사선이 완전히 적재되었을 때 14인치 섀시 접지 간격과 적재가 되지 않았을 때 약 17인치 섀시 접지 간격도 바위 지형을 통과하는 데 도움이 되었다.
 
[사진=NASA]
[사진=NASA]

플럼 분화구로 가는 길을 아는가?
놀랍게도 지형 안내 측면에서 NASA와 보잉, GM 모두 달 탐사선의 방향과 베어링, 거리, 주행 거리 지표 백업을 중앙 패널에 적용할 필요성을 생각하지 않았다. 우주 위성 항법의 초기 형태로 우주 비행사는 길 안내 데이터를 오메가 스피드마스터 스톱워치 기능과 함께 사용해 정해진 일정에 맞추어 이동해야 했다.

듀크는 “지도로 방향과 거리, 시간을 볼 수 있었다. 따라서 10분간 운전하다가 멈춰서 플럼 분화구가 있는 것을 확인해야 한다는 사실을 알고 있었는가? 먼저 운전 도중 정차하고는 40분 동안 대기해야 한다. 이때 스톱워치의 가장 큰 장점을 발견했다. 정확하면서도 시간을 확인하기 쉽고, 제시간에 계속 이동하도록 돕기 때문이다”라고 말했다.

그러나 최악의 상황이 발생해, 달 탐사선이 아예 고장 난다면 어떻게 될까?

듀크는 “그렇다면 달 탐사선을 버려야 한다. 그러나 이동 방향을 의심할 필요는 없었다. 달 모듈로 향하는 경로를 따라 이동하면 되기 때문이다. 당시 아폴로 미션에 함께 했던 존 영과 함께 지구 중력의 1/6 수준인 원심분리기에서 여러 차례 걸어서 목적지까지 제대로 이동하는 법을 연습했다. 당시 최대 8km까지 이동할 수 있었다고 느꼈다. 그러나 달은 인간이 일반적으로 걸을 수 있는 환경이 아니다. 위, 아래로 움직이게 되며, 먼지가 잔뜩 쌓인 곳인데다가 1km 되돌아가는 것도 어려웠다. 다행히도 달 탐사선이 매우 안정적이었기 때문에 미션 실패를 전혀 걱정할 필요가 없었다”라고 전했다.

바퀴의 혁신
달 탐사선 개발 시 가장 중요하면서도 어려웠던 문제는 바퀴였다. 주로 바퀴가 계속 원활하게 움직일 방법을 찾는 것이 문제였다. 달의 표면에는 달 전토층(lunar regolith)이라고 알려진 먼지층으로 덮여 있다. 두께 5~10m 정도인 매우 두꺼운 전토층은 고른 회색 토양과 먼지, 1큐빅센티미터 당 1.5g 수준의 바위 파편이 섞여 있다. 순도 100%인 물의 밀도가 1큐빅센티미터당 1g임을 고려하면, 달 탐사선에 특수 타이어를 적용해야 할 이유를 분명히 알 수 있다.

그러나 대부분 달 탐사선 바퀴 제작 시 영감을 준 요소가 1857년, 잉글랜드 출신 토마스 리켓(Thomas Rickett)의 디자인임을 알지는 못한다. 당시 건물 기관차 바퀴를 개발했던 리켓은 증기 기관차라는 소형 교통수단 전용 바퀴를 제작하고자 했다. 따라서 그물로 만든 ‘금속 탄성 타이어’를 생각해냈다.

NASA는 금속 탄성 타이어라는 새로운 해결책의 장점을 이해하고는 달 탐사선이 달의 매우 고른 표면에서 수렁에 빠지지 않고 이동하는 데 필요하다고 생각했다. 그러나 한 가지 문제가 있었다. 리켓이 메쉬 제작법을 남기지 않았다는 점이다. 결국, GM 엔지니어팀은 인간의 머리카락과 비슷한 두께의 84마이크론 직경의 텅스텐 코팅 철사를 사용하기로 결정했다. 그러나 그물 제작용 기계가 없었기 때문에 NASA는 바구니 직조기 서비스 전문가를 채용했다. 당시 전문가가 타이어 하나를 만들거나 짜는 데 8시간이 걸렸다.

듀크는 “철사 소재 타이어는 탄력성을 훨씬 더 높일 철강 밴드가 조금 있었기 때문에 타이어를 짓누르지 않았다. 단순히 무언가를 치면 튀어 올랐다”라고 말했다. 밴드는 내부 프레임이나 범프 스톱으로, 충격이 클 때 메시의 과도한 편향을 막는다. 바퀴의 철사 그물에는 추적을 위해 표면 접촉부의 50%를 덮는 금속 쉐브론 트레드도 있다.

달 탐사선의 각각의 바퀴에는 전동 모터가 내장돼, 추적 구동 장치와 분리하고는 자유 휠(free wheel)로 전환할 수 있다. 전면과 후면 조향 조합도 서로 기계적으로 분리되었다. 즉, 우주 비행사가 네 개의 바퀴로도, 그리고 두 개의 바퀴로도 달 탐사선을 조종할 수 있다는 의미이다. 조향 기능 장애 발생 시 기계적으로 바퀴 한 세트의 연결을 분리하고는 능동 조향 시스템을 사용할 수 있다.

조향 장치가 바깥으로 향하면서 기계적 분리 제어 기능을 간편하게 사용할 수 있었다. 듀크는 “조향 장치 하나에 문제가 발생해 존이 해당 조향 장치를 비활성화한 적이 있다. 이후 전면 바퀴를 이용해 계속 이동했다. 그러나 한 시간 뒤에 다시 문제가 발생한 조향 시스템을 재실행했을 때, 정상적으로 작동하여 다시 연결했다”라고 말했다.

마지막으로 중요한 부분은 흙받기 기능이다. 듀크는 “흙받기를 두어 먼지가 탐사선 내부에 쌓이지 않도록 했다. 당시 나와 존 둘 중 누가 우연히 후면 흙받기를 제거했는지 기억은 나지 않지만, 흙받기 교체를 걱정하지 않았다. 먼지 제거제가 우주 비행사 쪽으로 먼지를 흩날렸기 때문에 당시 흙받기를 제거한 것이 큰 실수였다. 당시 우주복은 먼지투성이가 되었다”라고 전했다.

최고의 전기차?
듀크는 “충전한 상태이기 때문에 전력이 거의 고갈되지 않았다. 25km를 주행한 후에도 전력이 소모되지 않았다. 사실, NASA가 TV를 옮기고 이륙하는 모습을 보도록 배터리 전원을 켜둔 채로 차량으로 이동했다”라고 밝혔다.

듀크는 우주복을 벗기보다는 최신 NASA 달 탐사선 입찰 중 하나를 상의했다. 당시 달 탐사선의 주요 근심거리는 탐사선에 문이 없지만, 탐사선 탑승과 하차가 어렵다는 점이었다. 듀크는 “좌석에 등을 돌리고 앉은 채로 다리를 집어넣을 수 없었다. 따라서 좌석까지 접근하고는 손을 뻗어 로버를 잡은 뒤 두 차례 반동을 받고는 점프해 스스로 몸을 일으켜 좌석에 탑승하는 방법을 고안했다”라고 설명했다. 이제 듀크는 다음 탐사 시 탑승의 어려움을 해결할 방법을 찾는 데 전념한다. 듀크는 “작동이 쉬운 만큼 탑승과 하차도 쉬웠으면 한다”라고 말했다.

듀크와 대화하면서 50년이 지난 지금도 당시의 달 탐사선을 매우 좋아한다는 점을 분명히 알 수 있었다. 듀크는 “달 탐사선에 적용된 기술 자체는 예술이었다. 멋진 기계였으며, 달 탐사 방식의 혁신이 되었다. 당시 달 탐사선 개발과 탑승을 즐겼다”라고 말했다.

확실히 레이싱을 할 정도로 달 탐사선에 대한 애착이 강한 것을 알 수 있었다. 듀크는 “그랑프리 대회를 하기도 했다. 50m 떨어진 곳에 카메라를 설치하고, 존은 약 200m를 달린 뒤 돌아서서 루프를 했다. 5번 정도 했다. 총 10분이 걸렸고, 먼지 제거용 털이 사방에 흩어졌다. 당시 나는 ‘먼지 제거용 털이 땅으로 다 떨어졌다!’라고 외쳤다”라며, 과거를 회상했다.

와이어드는 듀크에게 와이어드 자체 평가 시스템 기준 달 탐사선의 총점 평가를 요청했다. 듀크는 즉시 분명하게 10점이라고 말했다. 현재 와이어드의 충실한 구독자라면, 와이어드 리뷰 제품 중 10점을 받은 제품이 드물다는 사실을 알 것이다. 그러나 가격이 매우 비싸며 배터리 재충전이 불가능하고 주행거리가 제한적이지만, 매력적인 전직 우주비행사이자 미 공군 관료이자 테스트 조종사의 평가에 논쟁을 벌이지 않겠다. 따라서 달 탐사선의 제품 총점은 10점이다.

마지막으로 한 가지 궁금한 사항이 있다. 분화구로 튀어 오르고 달의 산맥을 빠른 속도로 이동할 때, 듀크는 세계에서 가장 매력적이면서 비싼 전기차를 운전하고는 달에 남겨두고 떠난다는 사실을 알고 있었을까? 이에, 듀크는 “맞다. 의심의 여지가 없다. 배터리가 방전된 수백만 달러의 차량을 원하는 모든 이들에게 구매할 수 있는 곳을 알려줄 수 있다. 여분의 배터리만 있으면 된다”라고 말했다.

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

<기사원문>
Review: NASA 1972 Moon Buggy
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