화성 탐사의 현재와 우주탐사연구센터의 비전
미국의 NASA는 2021년 퍼서비어런스 로버를 화성에 성공적으로 착륙시켜 토양 샘플을 채집하고 있다. 현재 유럽우주국(ESA)과 협력하여 이 샘플을 지구로 회수하는 임무를 추진 중이다.
중국은 톈원 1호 임무를 통해 화성 궤도선과 착륙선, 로버를 동시에 운용하는 성과를 거두며 화성 탐사 강국으로 자리매김하였다.
인도는 2014년 망갈리안 화성 궤도선을 아시아 최초로 화성 궤도에 진입시키고 8년간 성공적으로 임무를 수행하였다. 이처럼 주요국들은 화성의 환경과 생명체 존재 가능성을 탐사하며 유인 탐사 시대를 준비하고 있다.
대한민국은 제4차 우주개발진흥기본계획에서 2045년 화성 착륙을 장기 목표로, 2030년대 화성 궤도선 투입을 중기 목표로 설정하였다. 우주항공청은 전략적 임무 로드맵 수립을 추진하며, 국제 협력과 민간 우주 산업 생태계 핵심 정책 방향으로 삼고 있다.
우주탐사연구센터는 국가의 정책 방향에 따라 대한민국의 화성 탐사 임무 수행을 위한 핵심 기술 확보를 목표로 연구개발을 추진 중이다. 화성의 희박하고 불안정한 대기 환경에서 탐사선을 안전하게 진입, 하강 및 착륙시키는 기술(EDL 시스템), 태양 에너지를 이용한 고효율 추진 기술인 태양 돛, 지구와 화성 간 원활한 장거리 통신을 위한 심우주 광통신 기술 등 핵심 기술의 개념 연구와 설계를 수행하고 있다.
또한 한국형 화성 탐사 임무를 위한 시나리오 구성과 시스템 설계를 준비하며 독자적 화성 탐사 역량 확보에 주력하고 있다. 이러한 연구 활동은 향후 대한민국의 자립적인 화성 탐사 역량과 우주 과학 및 산업 생태계의 전략적 성장을 견인할 것으로 기대된다.
화성을 넘어 외행성 탐사로
대한민국은 제4차 우주개발진흥기본계획을 통해 화성 궤도선과 화성 착륙선으로 이루어진 화성 탐사를 추진 중이며, 이를 넘어 외행성과 심우주 탐사를 위한 로드맵을 수립하고 있다. 외행성 탐사를 성공적으로 수행하기 위해서는 탐사의 목표와 임무 목적을 명확히 정립하는 것이 중요하다. 이를 위해 체계적이고 논리적인 선행연구를 통해 탐사 임무의 방향성과 필요성을 마련하고 있다. 우주탐사연구센터는 탐사의 구체적인 목표와 임무 목적을 도출하기 위한 연구를 수행하고 있으며, 이를 바탕으로 다양한 행성 탐사 임무 발굴과 준비를 진행 중이다.
새로운 가능성, 비케플러 궤도 탐사
비케플러 궤도는 단순히 중력만을 이용해 형성되는 타원 궤도(케플러 궤도)를 넘어, 천체 간 중력 상호작용이나 지속적인 추진력을 활용하여 형성되는 복합적인 궤도를 의미한다. 대표적으로 라그랑주점(L1~L5)과 폴시터 궤도 등이 있으며, NASA는 태양–지구 L1에 태양풍 관측 위성을, L2에 제임스 웹 우주망원경을 배치하여 심우주 관측 임무를 수행하고 있다.
ESA와 CNSA 역시 다양한 비케플러 궤도에서 탐사와 통신 임무를 진행 중이다. 최근 미국 우주군도 지구–달 사이 영역 감시를 위한 비케플러 궤도 기반 시스템을 개발하고 있다.
대한민국은 제4차 우주개발진흥기본계획을 바탕으로 우주과학 및 심우주 탐사를 중점적으로 추진하고 있으며, 비케플러 궤도의 과학 및 통신적 활용 가능성 연구를 확대 중이다. 특히 우주항공청은 지구-태양 L4 지점에 태양 관측 위성을 배치하는 임무를 전략적 목표로 설정하여 우주기상 대응과 유인 탐사의 안전성을 강화하고자 한다.
우주탐사연구센터는 다중 중력 환경에서 비케플러 궤도 설계 연구를 수행하고 있으며, 다양한 라그랑주점의 전략적 활용 가능성을 분석하고 있다. 현재 개념 설계, 궤도 설계, 탑재체 구성, 심우주 통신 체계 구축 등 관련 연구를 추진 중이며, 이를 통해 대한민국은 독자적인 우주 관측 및 통신 역량을 강화하고 국제 공동 임무 참여를 준비하고 있다.