미국의유인우주탐사, 현재, 과거, 그리고미래 S P A C E I S S U E No. 23 2015 년 12 월 15 일 화성의비닐하우스내에서채소, 과일등을재배하는미래우주인상상도 ( 자료출처 : NASA) 미래전략본부
이슈 1) Mars Reconnaissance Orbiter 화성에서찾은물올해 9월 28일나사는기자회견을통해중대발표를했다. 현재화성에서소금물개천형태로액체상태의물이흐르고있다는증거를확보했다. 그동안화성의남극에얼음형태로물이저장되어있어여름에는온도상승으로얼음이수증기로증발하고, 겨울 에는다시얼음으로변하며위도 40도까지얼음이올라간다는것은 2008년이미발견되었으나화성정찰궤도선 1) 의영상자료를통해액체상태의물이흐르는증거를확보한것은이번이처음이다. 이로서향후인간의화성거주를목표로진행중인미국의유인우주탐사가좀더속력을얻지않을까하는기대도일고있다. 1969년인류최초로달에착륙해유인우주탐사분야어느나라도따라할수없는인류우주탐사의획을그었던미국은현재우주인수송을위한가용한발사체및유인우주 2005년 8월발사되어 2006년 3월화성에도착해화성고도 200~400km 상공에서고해상도 ( 해상도 : 30~60cm) 의화성표면사진을찍어전송중임 ( 자료출처 : NASA) 선조차없는상태로국제우주정거장으로미국우주인수송을러시아에전적으로의존하고있다. 나사는유인우주선오리온과발사체 SLS를개발중으로, 사람을안실은오리온우주선을발사체 SLS에탑재해 2018년비행시험을한후, 2021년사람을실은오리온우주선을발사한다는계획이다. 최종적으로는 2030년화성유인탐사를목표하고있다. 이러한유인우주탐사를위해나사는국제우주정거장운용및우주탐사시스템개 발에 2014년약 8조원 (7,887.2 M USD), 나사예산의 45% 를투자하였다. 이번이슈지에서는미국역대행정부의유인우주탐사정책을정리하며, 미국유인우주탐사정책변화를이끈배경및유인우주정책의목표변화의역사를통해정책적시사점을살펴보고자한다. 2) 국제학술연합회의 (ICSU) 의국제지구물리해 (IGY) 특별위원회가중심이되어 70여개국이참가하여 1957~1958 년까지지구물리학적환경에대한연구를실시함. < 그림 1> 화성헤일분화구에경사면에위치한검고좁은내천은물이현재화성에흐 르고있음을암시한다. ( 자료출처 : NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona) 아이젠하워행정부 (1954 년 1 월 ~1961 년 1 월 ) 3) 1957년구소련장관회의메모에의하면구소련은세계에서최초인공위성을발사하기위해미국과첨예하게경쟁했다고되어있다. 세계이차세계대전이끝난후구소련과미국은공산주의진영과자본주의진영을각 각이끌며각진영의정치적, 기술적우위를우주경쟁에서보이고자했다. 첫번째경주 는 1957-1958 년국제지구물리의해 2) 동안 누가먼저인공위성을발사하느냐 였다. 3)
아이젠하워대통령은 1955 년 7 월국제우주물리의해를기념하여인공위성을발사할계획 4) 1955년 7월 29일백악관 대변인제임스해걸티가발표 함..the President has approved plans by this country for going ahead with launching of small unmanned earth circling satellites as part of the United States participation in the International Geophysical Year which takes place between July 1957 and December 1958" 5) 1958~1964년간진행된 NASA의첫번째유인우주 프로젝트로 1961~1963년간 6명의우주인이 6번의지구 저궤도우주비행을수행하였 다. 1961년침팬지 햄 을실 은머큐리우주선이레드스톤 발사체에의해발사된후 16 분 39초후대서양으로머큐 리우주선이귀환하여침팬지 를수거하였음 을승인하였다. 4) 그러나 1957년 10월 4일구소련이첫번째위성인스프트닉을발사하였다. 구소련과의첨예한군사경쟁을피하기위해아이젠하워대통령은스프트닉에무관심을표명하며, 스프트닉사건이미국이진행중인우주및군사프로그램에어떠한변화도주지않을것이라고하였다. 그러나미국일반대중및언론은구소련의위성발사는미국자본주의진영의패배라고간주하였고, 구소련이인공위성을올렸다면핵탄두를실어태평양을건너미국을폭격할수있을것이라고생각했다. 미국은 1957년 12월해군뱅가드로켓으로최초위성발사를시도했으나, 폭발하였으며, 1958년 1월 31일익스플로러위성을육군쥬피터 C 로켓으로발사하는데성공하여미국최초로인공위성을쏘아올렸다. 그러나구소련은이보다먼저 1957년 10월, 두번째위성인스프트닉 2호를발사하는데, 라이카 라는개를실어우주로보냄으로써우주로첫지구생명체를올리게된다. 이에따라 1958년미국은첫번째유인우주프로그램인 머큐리 프로젝트 5) 를시작하는데, 1961년 1월생명유지장치를시험하기위해침팬지를먼저우주에보냈다. 이로서미국및구소련양국의유인우주탐사경쟁이시작되었다. 케네디행정부 (1961년 1월 ~1963년 11월 ) 케네디대통령은임기를시작할무렵아이젠하워대통령이위원장으로역임한우주위원회위원장도부통령인린든존슨에게맡길정도로우주에별관심이없었다. 1961년 3월나 사청장인제임스웹이케네디대통령에게구소련이우주경쟁에서우위를차지하고있는상황과사회전반에미치는영향에대해브리핑을했을때도나사예산을올리는데는동의했지만우주개발에그리큰관심을표시하지않았다. 그러나 1961년 4월구소련은또다른우주경쟁에서인류최초의사건을기록하는데, 바로우주로사람, 유리가가린, 을보낸후성공적으로귀환시킨것이다. 인류최초의유인우주탐사도구소련이먼저수행하였다. 약한달후 1961년 5월미국은미국인알란세퍼드를우주에보냈지만, 인류최초첫 ( 자료출처 : NASA) 번째우주인을보낸영광은이미구소련에게내어준다음이었다. < 그림 2> 1961 년 5 월미육군의미사일이었던레드스톤로켓 ( 좌 ) 에의해알렌세퍼 드 ( 우 ) 가미국인으로서최초로우주에보내졌으며, 15.5 분간우주비행에성공한다.( 자 료출처 : NASA)
6) 1961년 5월 25일미의회에서연설중인케네디대통령 ( 자료출처 : NASA) 7) rejected...because he thought that through this the Americans could find out how weak we were, and maybe it would push them to begin a war." 이에 1961년 5월 25일케네디대통령은의회에서 1960년대가끝나기전달에사람을보낸후무사귀환시킬것이라는유명한연설 6) 을하게되며아폴로프로그램을착수시킨다. 케네디대통령은구소련에게달착륙에협력하자는제의를몇번에거쳐했다. 1961년비엔나에서흐루세프구소련서기장을만났을때달착륙에협력하자고제안했으나, 양국이무장해제를하지않는한협력은불가능하다고흐루세프서기장은거절했다. 이후 1963년가을유엔총회에서케네디대통령은또한번공동달착륙프로그램을제안하였으나흐루체프서기장은답을하지않았다. 1999년흐루세프서기장의아들이 PBS와인터뷰를하였는데, 당시흐루세프서기장은 미국과협력하면구소련이얼마나약한지드러나서미국이전쟁을시작할까봐거절했다 7) 고밝혔다. 당시구소련이미국과달착륙에협력했다면세계의우주탐사역사는, 더나아가세계역사는어떻게바뀌었을까하는의구심이드는대목이다. 존슨행정부 (1963년 11월 ~1969년 1월 ) 존슨대통령은케네디대통령의부통령재임시절이미우주위원회위원장을역임하며우주탐사의중요성을주장하였고, 케네디대통령이달착륙을결심하는데중요한영향을미쳤다. 대통령을역임하며존슨대통령은아폴로프로그램은경제적, 정치적으로이익이크다고굳게믿었다. 1967년아폴로 1호시험시화제로 3명의우주인이목숨을잃었으나, 1968년 12월아폴로 8호우주선은 3명의우주인을싣고달궤도를선회한후지구로무사히귀환하는등우주개발의성과가있었다. 그럼에도불구하고, 존슨대통령은아폴로프로그램외의새로운우주프로그램을착수하는데는관심을보이지않았는데, 빈곤추방, 인권신장및베트남전쟁패배를극복해야하는당시경제, 사회적인문제가더컸기때문이다, 이에따라 1965에서 1968년까지나사예산은 14억달러가줄어들었다. < 그림 3> 1968년 12월 21일에발사된아폴로 8호는 3일만에성공적으로달궤도에진입한후선회해지구로귀환하는데, 그때찍은지구의모습이다. 이사진으로인류는우리가거주하는지구가얼마나물리적으로제한된공간인지를인식할수있게된다. 이순간은코페르니쿠스의지동설, 다윈의진화론, 프로이드의무의식의존재발견에이어인류인식의 4번째불연속사건으로평가된다.( 자료출처 : NASA)
닉슨행정부 (1969 년 1 월 ~1974 년 8 월 ) 8) 아폴로 11호임무중달표면에착륙한달착륙선이글호다리근처에있는버즈알드린을닐암스트롱이찍은사진 닉슨이대통령으로당선된지 6개월후 1969년 7월 20일, 아폴로 11호가발사되었고, 성공적으로인류최초로달에착륙하였다. 이는엄청난재원이투자된결과로구소련에게빼앗겼던국가위신을다시찾은사건이었다. 닉슨대통령도달착륙이미국에안겨준자존심회복과이에따른파급효과에대해서는충분히인식하고있었지만, 이후의우주정책은이러한감격과는반대로나타났다. 닉슨대통령은부통령에게우주직무그룹 (Space Task Group) 을조직해미래우주프로그램을설계하기를명했다. 1969년 9월우주직무그룹은단기적으로새로운우주수송과우주정거장모듈을, 장기적으로는 20세기가가기전화성유인탐사를제안하였다. 그러나닉슨대통령은이러한프로그램이너무야망차며, 미국인은더이상아폴로와같이단기적으로많은재원이투여되는프로그램을원치않는다라고판단하였다. 닉슨대통령은우주탐사는특히유인우주탐사는퀀텀점프가아닌장기간에거쳐점진적으로일어나야한다고믿었다. 이에따라미정부예산의 4% 를차지하던나사예산은닉슨행정부말, 1% 로떨어졌으며아폴로 18, 19, 20 프로그램은취소되었다. 1969년에서 1972년간 6번의아폴로의달착륙을마지막으로지금까지유인달탐사는더이상이루어지고있지않다. 9) 미국최초의우주정거장인 스카이랩 < 그림 4> 미연방정부예산대비나사예산비중 비록닉슨대통령이달에사람을보내는달유인탐사프로그램의정지를결정했지만아폴로-소유즈도킹, 미국첫번째우주정거장스카이랩, 우주왕복선프로그램등지구저궤도에서의우주활동의기반을마련하였다. 구소련이우주공간의첫번째우주정거장인살루트 1을 1971년 4월발사한이후 1986년까지 15년간 9개의우주정거장을발사하였다. 이에미국은아폴로계획에사용되었던새턴 V 로켓 새턴 IB 로켓을이용하여우주정거장스카이랩 9) 을 1973년발사해구소련에이어세계에서 2번째로인류의우주거주를이룬다. 스카이랩은지구궤도를 1973년에서 1979 년까지주회했고, 1973년 ~ 1974년에걸쳐 3회, 9명의우주비행사가체류했다. 살루트및스카이랩은단일모듈의우주정거장으로이들의운영을통해얻은과학적, 기술적경험과지식은후에다중모듈의미르및국제우주정거장건설의바탕이된다.
닉슨대통령시절베트남전쟁을종료로미-소양국의관계는나아졌고, 관계증진을위해양국은우주분야협력에합의한다, 이에따라 1972년미국의닉슨대통형과구소련코시긴수상은아폴로-소유즈협력협정을체결하였고, 75년미국의아폴로우주선과구소련의소유즈우주선은도킹하여양국의우주인이우주에서만나는우주에서의미-소우주협력의첫번째사례를마련한다, 아폴로-소유즈도킹은 1957년스프트닉발사로시작되었던미-소양국의우주경쟁을마감하는사건으로기록된다. 10) 우주왕복선개념연구 ( 자료 출처 : NASA) < 그림 5> 미닉슨대통령과구소련코시긴수상이아폴로-소유즈협력협정에사인 (1972년 5월 ) 하고있음 ( 자료출처 : NASA) < 그림 6> 아폴로우주선 ( 왼쪽 ) 과소유즈우주선 ( 오른쪽 ) 이도킹함에따라 (1975년 7월 17일 ) 양국의우주인이우주에서처음만남 ( 자료출처 : NASA) 포드, 카터, 레이건행정부 (1974년 8월 ~1989년 1월 ) 포드와카터대통령임기동안미국의유인우주분야활동은우주왕복선개발에집중하였다. 그외별다른유인우주프로그램의진전은없었는데, 이는 1970년대유류파동으로인한세계경제침체와미국의영광의시기는지났다는미국국민전체에만연한심리에기인하기도했다. 최고의위성을만드는데집중했던나사는예산범위내에서경제적인위성을만들고자했 1981년 4월 12일첫번째우주왕복선콜롬비아호가존영, 로버트크리픈우주인을태우고비행하였음. 콜롬비아, 챌린저, 디스커버리, 아틀란티스, 엔데버호가 130번이상 250명의사람을우주로운송함 ( 자료출처 : NASA) 다. 우주왕복선 10) 은레이건행정부시절인 1981년부터운영되기시작했는데, 우주인운송외에과학및안보위성발사에도사용되었다. 우주왕복선의성공으로 1984년레이건대통령은국제우주정거장프로그램의착수를허락하였다. 그럼에도불구하고미의회에서국제우주정거장의예산을확보하는데는많은어려움을겪었는데, 국제우주정거장과같은대규모프로그램의착수는미래다른프로그램우주선택의가능성을없앤다는주장과우주예산의증가는다른분야감소를의미하므로, 다른분야정부기관의반대등이주요한이유였다. 결국우주에서의국제우주정거장의건설은 1998년이되어서야시작된다. 레이건정부당시 1986년우주왕복선은 24번성공운행한끝에챌린저호가폭발하였다. 발사 73초후폭발하여 6명의우주인과 1명의민간인교사가목숨을잃었는데, 이로인해 1년동안모든우주왕복선의운행은중단되었다. 추운날씨로오링 (O-ring) 이굳어져틈새로뜨거운공기가들어온것이폭발원인이되었다. 우주왕복선프로그램은착수당시일년에 60번, 즉한달에 5번의왕복선발사를목표로설계되었는데, 현실은이에훨씬못미쳤고, 이에따라나사직원은스케쥴및부족한예산에압박을느꼈다고한다. 이와함께나사내에의소통부족도폭발의원인중하나로분석되었다. 챌린저호폭발후우주운송수단으로유일하게우주왕복선에만의존하던것을우주왕복선
외에소모성발사체도사용하도록하였다. 즉위성및우주탐사선발사등은소모성발사체를이용하였고, 우주인운송등우주왕복선을꼭사용해야하는임무에만우주왕복선을투입하게되었다. 조지 H.W. 부시및클린턴행정부 (1989년 1월 ~2001년 1월 ) 케네디대통령이달에미국인을보내겠다는정책을발표한후약 25년이넘게달을넘어선우주에인간의존재를확장하겠다는정책발표는없었다. 그러나 1989년 7월아폴로 11) Advisory Committee on the Future of the United States Space Program 12) 골든청장은조지 H.W. 부시, 클린턴, 조지 W. 부시대통령에의해나사청장으로임명되어 1992년 4월 ~2001년 11월간청장직을역임함 13) 1991년구소련붕괴후 1992년미국과러시아는우주협력에관한공동선언을발표하는데, 1994년또는 1995년미국왕복선에러시아우주인을탑승하고, 러시아미르우주정거장에미국우주인이방문하고, 우주왕복선과미르우주정거장이도킹한다는내용이포함되어있었음. 이들의협력을바탕으로국제우주정거장에서의미-러협력이진전됨 11호의달착륙 20주년을기념하며조지 H.W. 부시대통령은우주탐사계획 (Space Exploration Initiatives) 을발표하였다. 즉 1990년대에는우주정거장프리덤을건설하고, 21세기에는달에사람을보내는데, 이번에는방문이아니라거주하기위한것이며, 궁극적으로는화성에사람을보낼것이다 라는계획이었다. 나사는우주탐사계획의실현을위해서약 5,000억불이필요하고, 20~30년이걸릴것이라고분석하였다. 이에부시대통령은노만어거스틴이이끄는위원회 11) 를구성하여우주프로그램에대한제안을내도록명한다, 1990년 12월발표된어거스틴보고서는 나사는우주과학및지구과학에집중하고, 유인우주탐사는재정이허락하는한도내에서추진한다 ( go-as-you-pay ) 는전략을제시한다. 결국부시대통령은나사에게어거스틴보고서의제안사항을따를것을명한다. 새로임명된나사의골든청장 12) 임기내지구궤도를넘는유인우주탐사프로그램은없었으며, 대신 빠르고, 좋고, 싸게 (faster, better, cheaper) 전략에따라로봇무인우주탐사를추진하게된다클린턴행정부들어서 1996년발표된국가우주정책에서는유인우주탐사계획이제외되기까지한다. 클린턴대통령은더나아가진행되고있는우주정거장건설마저도중지시키려했었는데, 골든나사청장은러시아가참여하는미-러국제협력 13) 의모델로국제우주정거장의개념을확장하였고, 1994년미국나사는러시아우주청과협정을체결함으로써국제우주정거장프로젝트는본격적인개발궤도에오른다. 1998년국제우주정거장의첫번째구조물이우주에보내졌으며, 2년뒤국제우주정거장은사람이거주할공간으로자리잡혀져, 2000년 11월디스커버리우주왕복선은최초로 3인의우주인을국제우주정거장으로보낸다. 그이후현재까지인류의우주거주는국제우주정거장에서인류의우주거주는지속되고있다. 1995 년러시아미르우주정거장 과우주왕복선의도킹 < 그림 7> 1998 년러시아프로톤로켓이우주정거장의첫번째구조물인 Zaraya 모듈을처음우주로올린후 2015 년 4 월까지국제우주정거장의조립을위해 187 번의우주인유영이있었음 ( 자료출처 : NASA)
조지 W. 부시및오바마행정부 (2001년 1월 ~ 현재 ) 2003년 2월두번째우주왕복선폭발이일어났다. 우주정거장으로 107번째임무로발사된콜롬비아우주왕복선이발사되자마자스티로프폼이떨어지며콜롬비아호왼쪽날개를쳐흠집을냈고, 우주왕복선이귀환하기위해지구대기에진입하며뜨거운공기가흠집으로유입된것이폭발의원인이었다. 사고조사위원회가조직되어조사한결과, 사고의원인을일으킨근본적인원인은챌린저호때와비슷하게분석되었다. 챌린저호이후계속되었 14) 어거스틴위원회는록히드마틴의전최고경영자인노만어거스틴이이끌었으며, 21세기미국의유인우주비행프로그램이기술적으로 / 재정적으로확고하고안정된기반에바탕을두고있는가의여부와미래의지속적인유인우주비행의가능성을검토하였음미국유인우주비행에대한어거스틴위원회보고서. 던우주왕복선임무의성공으로나사기술자들은표준에서약간벗어나는편차에무감하게되었고, 제한된자원으로우주정거장완성일정과우주왕복선발사계획을맞추기위한압박을받고있었다. 또한독립적으로기술인증을하는조직이없어위험요소분석및기술검증이객관적으로이루어지지않았다. 이후나사는품질인증사무소를신설하게된다. 2004년조지 W 부시대통령은우주탐사비전을제시하며 2010년까지국제우주정거장을완성시키고 2010년까지우주왕복선을퇴역시킬계획을발표하였다. 재사용가능한우주왕복선이일회용발사체보다덜효율적이었으며, 비용도더많이들고, 사고위험도더높은것으로결론지어졌다. 또한조지 W 부시대통령은 2020년까지달에사람을보내화성및심우주로의유인탐사를준비한다는비전을제시하였다. 이를위해콘스텔레이션계획을발표하였다. 즉콘스텔레이션계획은우주왕복선을대체하는서로다른임무와비용요건을충족하는두개의발사체로구성되는데, 우주인발사체는아레스 I호로오리온유인탐사선이그위에탑재된다. 무인화물선운반체는아레스 V호발사체이다. 그러나 2008년 11월오바마대통령이당선되고, 2009년 5월미국백악관내과학기술정책실은 NASA에게미국유인우주비행의현행프로그램과향후계획에대한재검토를요청하게된다. 이에따라어거스틴위원회 14) (U.S. Human Spaceflight Plans Committee) 가구성되어보고서가발표되었다. 위원회는 2010년이후예산부터매년 30억불을증액해야우주탐사가실현가능할것으로분석하고, 이러한예산수준에서야달에먼저가고, 그후유연하게심우주를탐사하는유인우주탐사전략이가능할것임을발표하였다. 이에따라오바마대통령은콘스텔레이션프로그램은비용및개발기간이너무많이들며, 신기술창출효과가없다는이유로중지시켰다. 또한국제우주정거장으로의화물및우주인운송은민간기업에게일임한다고발표하였다. 이에따라현재국제우주정거장으로의우주화물운송은오비탈사이언스사와스페이스엑스사가전담하고있다. 현재국제우주정거장으로미국우주인운송을위해미국은러시아소유즈발사체와우주선을이용하는댓가로일인당 7,000만달러를지불하고있는데, 스페이스엑스사와보잉사는퇴역한우주왕복선에이어 2017년에는미국영토에서자국우주인을우주정거장에보낼수있도록발사체및우주선을개발중이다. 국제우주정거장은 2024년까지연장하여운영할것을발표하였다. 대신오바마행정부는화성및심우주로사람을보내는심우주탐사는정부가담당하도록하였으며, 이에따라나사는 2030년까지화성에사람을보낸다는목표로우주발사체 SLS 및유인우주선오리온을개발중에있다.
결론앞에서살펴본바와같이미국에게도유인우주탐사는막대한재원과기술력이필요한거대프로젝트로국가최고지도자인대통령의비전제시가중요한추진력이되었다. 반면행정부마다달라진유인우주탐사정책은기존확보한기술력의단절을초래하였다. 냉전당시달에사람을먼저보내는구소련과의경쟁을위해막대한재원을투자해개발한새턴 5 발사체와아폴로우주선은우주왕복선으로대체되었고, 대체된우주왕복선은퇴역하였다. 미국은다시심우주탐사를위한발사체 SLS와유인우주선오리온을개발중이지만현재유인우주수송을위해사용가능한발사체및우주선은없다. 우주탐사정책은장기적으로지속가능하게추진되어야한다는교훈이얻어지는대목이다. 현재미국은 2030년대화성에인간을거주시키는것을목표로예산이투자되는한도내에서진행하며 ( go-as-you-pay ) 기술이준비되면화성에가는지속가능한유인우주탐사정책을펴고있다. 더불어우주기술혁신을통한산업발전에대한기여를최근크게중요시하고있다. 국제우주정거장으로의운송을민간에일임하겠다는오바마정부의우주정책은국제우주정거장등저궤도우주탐사기술을민간에이전해기술혁신을통해산업성장을이끌고자하는전반적인국가과학기술정책기조를엿볼수있는부분이다. 나사는기술을개발하기전기존상업적으로개발된기술이있는지먼저확인하는작업을필수적으로수행한다. 즉기존기술이있으면그것을구매하고, 그렇지않을경우에만기술을개발한다. 기업의역할과정부역할을명확히함으로써산업경쟁력뿐만아니라국가 R&D 경쟁력을높이려는정책의본보기이다. 또한우주협력을위한국제협력외에도, 미국은외교의한방안으로써우주를활용하는경향이최근더커지고있다. 우주분야는과거과학의영역에서안보와외교의영역으로격상되고있다. 1990년대러시아의미사일확산을억제하기위한방안의하나로러시아발사체의상업발사허용과국제우주정거장협력을제시했으며, 최근중국재균형을위해일본, 인도, 호주에이르는우주안보선구축에이르기까지우주분야는미국의중요외교영역으로자리매김되었다.