[뉴스스페이스=이승원 기자] 미 항공우주국(NASA)의 유인 달 근접 비행 임무 ‘아르테미스 2호’가 달 뒷면을 한 바퀴 돌아 지구로 귀환했다.

미국 항공우주국(NASA) 생중계에 따르면 10일(현지시간) 오후 8시 7분(미 동부 시간 기준) '아르테미스 Ⅱ'의 유인 캡슐인 오리온이 우주비행사 4명을 태운 채 미국 샌디에이고 인근 바다에 착수했다. 지난 4월 1일 플로리다주 케네디 우주 센터에서 발사된 지 열흘 만이다.

'아르테미스Ⅱ'의 귀환 생중계를 해설한 롭 나비아스 NASA 공보관은 "완벽한 정중앙(bull's-eye) 착수"라고 강조했다. 와이즈먼 사령관 역시 "엄청난 여정이었다. 우리는 안정적인 상태다. 우주비행사 4명 모두 이상 없다"고 건강상황을 전했다. 이미 미 해군이 오리온 캡슐에 접근한 상태이며, 추후 우주비행사들을 꺼낸 뒤 MH-60 시호크 헬기를 통해 존 P.머사 군함으로 이송할 예정이다. 우주비행사들의 건강 상태를 확인하고 휴스턴의 NASA 존슨 우주 센터로 이동하면 귀환이 마무리된다.

NASA는 오리온(Orion) 캡슐은 시속 약 2만4,000마일(약 3만8,600km) 속도로 대기권에 재진입해 남부 캘리포니아 상공에 강력한 소닉붐(sonic boom)을 예고했다. 미국 지질조사국(USGS)은 NASA의 아르테미스 2호 우주선이 음속의 약 30배 속도로 대기권을 뚫고 들어오면서 남부 캘리포니아 주민들에게 강력한 소닉붐이 들릴 수 있다고 경고한 바 있다.

미국 지질조사국(USGS)은 이 소닉붐을 “미지의 대기·충격파 과학을 위한 드물게 얻은 ‘알려진 실험 소스’”로 규정하고, 남가주 연안을 거대한 실험실로 전환해 대규모 관측 캠페인에 나섰다.

LA타임스 등은 재진입 속도가 “음속의 약 30배 이상”에 달하는 수준이라고 전했다. NASA와 CBS 뉴스는 이 재진입 속도를 시속 약 2만4,000마일로 제시했고, 이는 로스앤젤레스에서 뉴욕까지 약 6분 만에 비행할 수 있는 속도에 해당하는 것으로 설명했다.

이번 임무는 사령관 리드 와이즈먼(Reid Wiseman), 조종사 빅터 글로버(Victor Glover), 임무 전문가 크리스티나 코크(Christina Koch), 캐나다 우주국(CSA) 소속 제러미 핸슨(Jeremy Hansen) 등 4명의 우주인을 태우고 10일간 달을 향해 비행한 뒤 지구로 귀환하는 일정이었다. 우주선은 달의 먼 쪽(far side)을 도는 궤도를 비행해 반세기 만에 부활한 유인 달 항행의 리허설을 수행했다는 점에서 의미가 크다.

게다가 재진입 과정에서 오리온 캡슐의 직경 16.5피트(약 5m) 열 차폐막(heat shield)은 최대 약 5,000도 화씨(약 섭씨 2,760도)에 이르는 고열을 견뎌야 한다. CBS뉴스는 이 온도가 “태양 가시 표면 온도의 절반 수준”에 해당한다고 설명했다. 이때 캡슐 주위를 둘러싼 플라스마로 인해 약 6분간 통신 두절(블랙아웃) 구간이 발생하며, 승무원들은 최대 3.9G의 중력을 견디게 된다.

특히 이번 재진입은 2022년 무인 시험비행이었던 ‘아르테미스 1’에서 열 차폐막에 예기치 못한 손상이 발견된 뒤 새로 설계된 재진입 궤도를 실제 유인 비행에서 처음 적용하는 시험이라는 점에서 주목된다. 당시 NASA 후속 조사에서 손상 원인은 특정 구간에서 외부 온도는 상대적으로 낮지만, 내부층 온도가 매우 높은 상태에서 발생한 압력·온도 변화와 관련된 것으로 추정됐고, 이에 따라 향후 임무에는 다른 설계의 열 차폐막 적용이 결정됐다.

다만 아르테미스 2호에 탑재된 열 차폐막은 아르테미스 1과 동일한 설계가 이미 장착된 상태였고, 이를 교체하면 최소 18개월 이상 일정이 지연될 것이라는 내부 분석에 따라 궤도 변경을 통해 위험을 관리하는 전략이 채택됐다.

LA타임스와 NASA 브리핑에 따르면 이번 재진입은 기존보다 더 ‘직접적(direct)’이고, 속도·각도를 정교하게 조정한 궤도를 사용해 온도·압력 변화 폭을 줄이고, 열 차폐막 부담을 관리하도록 설계됐다. 남가주 시험비행 조종사 팀이 캡슐의 하강 궤적을 추적 비행하며 열 차폐막 성능과 플라스마 분포 데이터를 동시에 확보하는 계획도 소개됐다.

이번 귀환은 단순한 우주비행 이벤트를 넘어, 지구 대기와 충격파 전파를 연구하는 지구과학자들에게는 보기 드문 “알려진 소스(known source)” 실험이라는 점에서 과학적 의미가 강조된다. USGS는 소셜미디어 X(옛 트위터) 공식 계정을 통해 “4월 10일 오후 5~5시 15분경 남부 캘리포니아 상공에서 아르테미스 2호 재진입에 따른 소닉붐이 예상된다”며, 남가주 해역(Southern California Bight) 전역에 해상 지진계와 음향 센서를 촘촘히 배치해 충격파를 기록하겠다고 밝혔다.

LA타임스와 샌프란시스코 크로니클 등은 USGS 지구물리학자 존 벨리니(John Bellini)의 발언을 인용해 “이번 소닉붐은 발생 위치와 시간이 매우 정확히 알려진 드문 사례로, 주민 신고 데이터를 결합하면 향후 운석, 우주 잔해, 군용 초음속 비행 등 ‘정체 불명의 폭음’ 사건을 역추적하는 데 결정적 기준선을 제공할 수 있다”고 전했다. 그는 또 “해안선을 따라 얼마나 멀리, 또 내륙으로 얼마나 깊숙이까지 소닉붐이 전파될지는 아직 알 수 없다”며, 실제 관측과 군중 참여형(crowd-sourced) 데이터가 필수적이라고 강조했다.

USGS는 지진 감지에 활용해온 온라인 설문 플랫폼 ‘Did You Feel It?’을 이번 소닉붐에도 그대로 적용하면서, 주민들에게 “소리를 들었는지 여부와 관계없이” 설문에 응답해 달라고 요청했다. 특히 응답자들이 단일 폭음, 다중 폭음, 진동성 소리 등 구체적인 음향 특성, 체감된 진동 강도, 발생 시각 등을 입력할 수 있도록 설문을 설계해, 이후 모델 검증과 대기 상태(온도구조, 바람, 기압)와의 상관관계를 정량적으로 분석하겠다는 계획이다.

USGS와 지역 매체 보도에 따르면, 내부 모델링 결과 소닉붐은 남부 캘리포니아 전역은 물론, 산타바버라 카운티, 멕시코 바하칼리포르니아, 채널아일랜드 일부 지역에서도 청각·진동 신호로 감지될 가능성이 제기된다. 다만 구체적 전파 범위는 상층 대기 조건에 따라 크게 달라지기 때문에, 이번 귀환 데이터를 통해 향후 “누가, 어디서, 얼마나 크게 듣게 될지”를 예측하는 모델 정교화가 핵심 목표로 제시됐다.

우주비행·궤도 역학 전문가들에 따르면, 대기와의 마찰로 형성되는 플라스마 꼬리 때문에 오리온 캡슐은 남가주 해안선을 따라 이동하는 짧은 ‘불덩이(fireball)’로 관측될 수 있다. UC샌디에이고의 우주 시스템 전문가 애런 로젠그렌(Aaron Rosengren) 조교수는 지역 언론 인터뷰에서 “남쪽 해안에서 서쪽 방향으로 시야가 트인 주민이라면 캡슐이 하강하는 동안 짧은 빛줄기를 볼 수 있다”며, 당시 기상 조건이 “상당히 양호하다”고 평가했다.