아폴로계획

요약 우주비행사를 달에 착륙시켰다가 지구로 안전하게 귀환시키는 미국의 계획.

루나 오비터

1961년 5월 25일 케네디 대통령은 ‘국가의 급무(急務)와 현상에 관한 특별 교서’를 제출하여 ‘1960년대가 끝날 때까지는 인간을 달세계에 착륙시켰다가 무사히 지구까지 귀환시키는 목표를 달성시키고 싶다’고 하여 레인저·서베이어·루너오비터 등에 의한 달관측 계획도 아폴로계획의 보조적 성격을 강하게 띠게 되고, 머큐리계획·제미니계획도 우주유영·랑데부·도킹 등 달여행 준비작업에 중점을 두게 되었다.

아폴로우주선

〈아폴로 1호〉아폴로계획의 첫 유인우주선이었던 아폴로 1호는 1967년 1월 21일  훈련연습 도중 우주선 안에 화재가 발생하였다. 이 사고로 유능한 우주비행사 V.I.그리섬, E.H.화이트 2세 및 R.B.채피의 목숨을 앗아가는 비극이 일어났고, 아폴로계획은 1년 반 이상 중단되었다. 

〈아폴로 7호〉 1968년 10월 11∼22일에 W.M.쉬라 2세, D.F.아이셀 및 R.W.커닝햄의 세 비행사에 의하여 260시간 체공(滯空)하면서 163회나 지구를 돌았다. 3인승 우주선의 기능시험이 주요목표였다. 유인우주선으로는 최초로 텔레비전 생중계를 실시했다.

〈아폴로 8호〉 1968년 12월 21∼27일에 달세계에 다녀왔다. 착륙은 하지 않고 달을 1회 주회하면서 F.보먼, J.A. 러벨 2세 및 W.A.앤더스의 세 우주인은 달세계 상공(上空)에서 크리스마스를 즐기고 돌아왔다. 미국의 과학자들은 우주선을 달까지 보낼 수 있는 강력한 로켓과 우주여행에 있어서의 비행사들의 안전보장에 대해서 자신을 얻었다.

〈아폴로 9호〉 1969년 3월 3∼13일까지 지구를 152바퀴 도는 동안, 맥비트, D.R.스카트 및 R.L.슈바이카트의 세 우주비행사들은 사령선(司令船)과 착륙선과의 도킹 작업과정을 연습하였다.

〈아폴로 10호〉 1969년 5월 18∼26일에 T.P.스태포드, J.W.영 및 E.A.서넌을 태우고 달까지 다시 갔다. 달을 31바퀴 돌면서 달착륙을 위한 마지막이자 총연습을 끝냈다.

〈아폴로 11호〉 10호가 달에 갔다온 지 불과 1개월이 지난 1969년 7월 16일에 지구를 떠나 20일에 드디어 닐 암스트롱, E.E.올드린 2세 및 마이클 콜린스는 달에 도착하였다. 암스트롱과 올드린은 달의 고요의 바다에 착륙하는 데 성공하였다. 콜린스는 사령선을 타고 달을 주회하면서 대기궤도(待期軌道)상에서 달표면 사진을 찍는 일을 맡았다. 이로써 인간이 역사상 처음으로 지구 아닌 다른 천체에 발을 딛게 되었다. 그 때가 바로 1969년 7월 21일 오전 11시 56분 20초였으며, 우주원년(宇宙元年)이 시작된 것이다.

〈아폴로 12호〉 11호의 성공에 뒤이어 같은 해 11월 14∼24일까지 C.콘래드 2세, R.F.고든과 A.L.빈의 3인조로 폭풍의 대양에 착륙하여 7시간 35분간의 탐사 끝에 34 kg의 월석(月石)을 채취하고 돌아오는 데 성공하였다.

〈아폴로 13호〉 1970년 4월 11∼17일에 J.A.러벨 2세, F.W.헤이스 2세 및 J.L.수위거트 2세를 태우고 달세계를 향해 갔으나 우주선의 산소 탱크가 파손되는 사고가 일어나 달착륙을 포기하고 지구로 귀환하였다.

〈아폴로 14호〉 1971년 1월 31일∼2월 9일까지 A.B.셰파드 2세, S.A.루사 및 E.D.미첼은 달의 프라마우로(Fra Mauro)지역에 착륙하여 9시간 25분 동안에 42kg의 월석을 채집하고 돌아왔다. 월석을 나르는데 최초로 손수레를 사용하였다.

〈아폴로 15호〉 1971년 7월 26일∼8월 7일까지 D.R.스커트를 선장으로, 한국에도 1972년 10월에 왔던 J.B.어윈 및 A.M.워든 일행은 달세계에 네 번째로 착륙하였다. 이 때 ‘로버(Rover)’라는 월면주행차(月面走行車)로 착륙선에서 최대 9.6km까지의 거리를 탐사하였으며, 또 달세계를 도는 소형인공위성을 달세계의 중력 ·자력 분포 조사와 태양풍 측정을 위한 목적으로 발사하였다.

〈아폴로 16호〉 1972년 4월 16∼27일까지의 여정으로 J.W.영, T.K.매팅리 및 C.M.듀크 2세 세 사람은 다섯 번째의 달세계 방문을 성취시켰다. 월면활동에는 역시 월면차를 사용하였다. 월면 활동시간은 20시간 14분이라는 최장시간을 기록하였고, 95kg의 월석을 채취하고 돌아왔다.

〈아폴로 17호〉 1972년 12월 7일, 마지막 여정에 E.A.서넌, H.H.슈미트, R.E.이반스의 세 우주비행사가 달세계에 올랐다. 슈미트는 유일한 민간인으로 지질학자였다. 그리고 생쥐 20마리가 달세계까지 무전여행(無錢旅行)을 하였다.'

아폴로우주선의 구조와 구성

아폴로우주선 전체의 중량은 약 45t, 높이 25.25m이다. 사령선·기계선(연료공급과 모선에 필요한 모든 것을 제공할 수 있는 장치를 구비) 및 달착륙선의 3부분으로 되어 있다.

〈사령선〉 사령선은 우주비행사가 탑승하고 거기서 살면서 지구까지 돌아오는 유일한 부분이다. 우주비행사의 안전 비행을 위한 단열(斷熱)과 우주먼지나 유성(流星)의 파편과의 충돌을 이겨낼 수 있도록 이중의 구조로 되어 있다. 외벽(外壁)은 스테인리스강의 벌집 모양으로 된 재료를 사용하고, 그 바깥을 에폭시수지(樹脂)로 덮었으며, 지구 귀환시의 대기권 진입 때의 마찰온도는 2,800℃가 되므로, 이때 이 에폭시수지가 증발하여 기화열(氣化熱)을 빼내게 함으로써 내열기능(耐熱機能)을 발휘하게 되어 있다. 이 수지의 두께는 우주선 밑바닥은 6.4cm, 선단 부분은 1.3cm, 내벽(內壁)은 알루미늄제(製)의 벌집 모양의 재료로 되어 있는데, 밑부분이 3.8cm, 선단부분이 0.6cm이며, 벽과 벽 사이에 섬유상 절열체가 끼어 있다. 꼭대기 부분에는 출입구가 있고, 그 주위에 낙하산(落下傘) 및 자세조정용 로켓 등이 들어 있는 4개의 구간이 있다. 밑부분에는 10개의 자세조정용 로켓과 음료수·연료·산화제·헬륨저장 탱크 등이 장비되어 있다. 선단과 밑부분의 중간부분이 세 우주비행사들이 거주하는 방이며, 그 내부는 100% 산소를 1/3기압으로 기온 약 24℃, 습도 40∼75% 정도로 유지하게 되어 있다. 내부장치는 세 사람의 좌석·조종장치·계기·식품·배변장치(排便裝置)·이산화탄소흡수제·산소공급탱크·방사능측정장치·TV카메라·영사기·의약품·구명도구 등이 있다. 또한 좌석 양쪽과 앞면에 각각 창문이 2개씩 달려 있다. 전체 높이는 3.66m, 지름 3.91m이고, 거주공간은 5.95m³로 되어 있다.

〈기계선〉 기계선은 달을 도는 손자위성궤도에서 지구로 돌아오기 위한 귀환용 로켓 등을 수용하고 있다. 중앙에는 지름 1.12m의 원통과, 귀환용 로켓의 헬륨저장탱크와 로켓연료실 등이 있고, 원통과 바깥 벽 사이는 여섯으로 구분되어 있으며 연료·통신기 및 전원(電源) 등이 수용되어 있다.

〈달착륙선〉 달착륙선은 달의 주위를 도는 사령선에 탄 세 사람의 우주비행사 가운데서 두 사람만이 달표면에 착륙하는 데 사용하는 것으로, 달에 착륙하기 위한 부분과 달로부터 사령선으로 되돌아오기 위한 부분으로 되어 있다. 착륙용 부분은 월면으로 향해서 분사(噴射)하여 착륙 때의 충격을 완충시키는 감속용 로켓과 월면탐사기구 등을 장비하고 있으며, 월면에 강하착륙하기 위한 4개의 다리가 달려 있다. 달로부터의 이륙용 부분은 복잡한 형태를 지니고 있으며, 2인용 거실, 상승용 로켓 등으로 되어 있고, 출입구가 2개 있다. 천장부에는 지름 약 80cm의 원형 뚜껑이 있는데, 이것이 사령선과의 왕복통로이며, 또 하나의 통로는 앞쪽에 있는데, 이것이 바로 월면에 내려가기 위한 출입구가 된다.

아폴로계획의 성과

아폴로계획 전체에는 무려 250억 달러라는 거대한 비용이 투입되었다. 수많은 실험과 과학적 축적을 하였다고는 하지만 아폴로 11호에서 17호까지 여섯 차례나 인간이 달세계를 다녀오면서 매번 틀림없이 공통적으로 한 일은 네 가지가 있다.

첫번째는 월진계(月震計)를 월면에 설치한 일이다. 아폴로우주선이 갈 때마다 월면에 놓은 이유는 직·간접으로 달의 내부구조를 알기 위해서이다. 이렇게 해서 알아낸 결과는 달세계의 내부구조도 지구와 유사하다는 점이며, 달세계에서도 지구와 마찬가지의 지하자원을 기대할 수 있다는 것이다. 또한 달의 나이 역시 지구와 비슷하다는 것을 알았으며, 지구와 달은 거의 같은 시기에 탄생한 것으로 결론을 얻을 수가 있었다.

두번째는 태양열풍(太陽熱風) 측정기를 설치하였다. 그것을 달표면에 설치한 이유는 우리들의 생명의 근원인 태양의 정체를 지구의 대기층과 같은 방해 없이 더 정확하게 파악하기 위해서이다. 세 번째로는 레이저광선 반사기를 설치하였다.

이 실험은 미국 캘리포니아주(州)에 있는 해밀턴 천문대, 애리조나주에 있는 키트 피크 국립천문대 등에서 계속 측정함으로써 지구와 달 사이의 거리의 오차를 15cm 이내로 줄일 수가 있게 되었다. 이로써 달의 궤도운동을 자세히 파악할 수가 있게 되었고, 상대적으로 달의 지구에 미치는 인력권의 크기를 정확하게 알 수가 있어, 지구 위에 일어나는 조석(潮夕)의 운동도 잘 알 수 있게 되었다. 마지막으로 월석채집(月石採集)이다.

아폴로계획은 총 385kg의 월석을 가지고 왔다. 이 월석과 월토(月土)는 전세계 과학자들에게 분석연구의 기회를 주었으며, 분석연구에 참여한 과학자의 수는 수백 명이 넘는다.

한국도 월토를 분배받았다. 월토로 지구 식물의 재배속도를 측정하였더니 지구의 그 어느 기름진 토양의 경우보다도 2배나 빠르게 생장한다는 것을 알게 되었다. 지구상에는 약 103종 정도의 원소가 있지만, 달세계에는 60여 종의 원소가 있음이 판명되었다. 또한 달의 지름은 지구에 비해 1/4밖에 되지 않아 빨리 냉각되었을 것이므로 결정체(結晶體)가 비교적 많이 조성될 가능성이 크며, 그 사실이 달표면에서 증명되었다. 달표면의 흙이 거의 결정체 모래였기 때문이다.