[우리나라의 우주 개발이 속도를 내고 있습니다. 올해 6월 한국 최초의 우주발사체 '누리호' 발사가 성공했고, 지난 8월 쏘아올린 달 궤도선 '다누리호'는 우주에서 영상과 사진, 문자를 보내오고 있습니다. 우주에 관한 높아진 관심과 호기심을 풀어주기 위해 경제관료 출신 이철환씨가 최근 출간한 <우주패권의 시대,4차원의 우주이야기>중 일부를 저자와 협의해 칼럼 형식으로 게재합니다]

1961년 4월 12일 구소련의 유리 가가린 소령은 보스토크(Vostok) 1호를 타고 지구를 일주했는데, 이로써 그는 세계 최초의 우주인으로 기록되고 있다. 그러나 이는 국가의 우주개발 정책 차원에서 취해진 우주탐사 조치의 일환이었다. 진정한 우주여행은 이보다 훨씬 뒤에야 이뤄지게 된다. 2001년, 미국의 데니스 티토(Dennis Anthony Tito)는 2천만 달러를 지불하고 인류 최초의 우주여행객이 되었다. 그는 소유즈 TM-32호를 타고서 당시 갓 출범한 국제우주정거장을 방문하여 8일 가까이 머물면서 지구를 128회 공전했고, 아울러 몇 가지 과학실험도 수행했다.

이후 시간이 지나면서 민간 우주기업은 보다 저렴한 가격에 우주여행을 할 수 있는 각종 우주관광 상품들을 잇달아 출시하고 있다. 이들이 우주여행의 상품화가 가능하다고 자신하는 핵심 이유 중 하나는 로켓 재활용 기술이다. 로켓을 재활용하면 여행 상품가격이 크게 낮아져 많은 고객을 유치할 수 있기 때문이다. 대표적인 민간 우주기업 스페이스X 및 블루 오리진(Blue Origin)은 이미 재활용 기술을 확보한 상태이다.

우선, 성층권 여행상품은 이미 출시되어 있다. 이는 지상 약 50km 이내의 높이인 성층권까지 올라갔다가 내려오는 코스로, 엄밀히 말하면 우주여행이라고 보기는 어렵다. 하지만, 로켓이 없어도 올라갈 수 있다는 장점 때문에 현재로선 가장 현실적인 우주여행 상품이다. 성층권은 지상과 기온이 비슷하고 중력의 영향을 받아 무중력 훈련을 받지 않고, 산소마스크나 우주복 없이도 편안하게 여행을 즐길 수 있다.

준궤도 여행상품은 약 100km의 고도까지 올라가서 몇 분 동안 우주에 머물다가 내려오는 코스이다. 일반적으로 인정되고 있는 우주공간의 경계구간은 미 공군에서는 고도 80km부터 시작되며, 과학계와 국제법상에서는 통상 카르만 라인으로 불리는 고도 100km부터 시작된다. 따라서 준궤도 여행부터 실질적인 우주여행이라고 할 수 있을 것이다. 그리고 준궤도 여행은 궤도 여행에 비해 여행경비가 훨씬 싸며 필요한 사전 여행훈련도 간편해서 현재 가장 커다란 관심과 기대를 모으고 있다.
준궤도 우주여행 상품을 내놓은 대표적인 민간기업체로 버진 캘럭틱, 스페이스X, 블루 오리진 등이 있다. 더욱이 이들 우주탐사 기업의 창립자들이 직접 우주여행에 나서면서 우주여행에 대한 관심은 한층 더 뜨거워지고 있다. 2021년 7월 11일, 버진 캘럭틱의 창업자 리처드 브랜슨(Richad Branson)에 이어, 9일 뒤인 7월 20일에는 제프 베조스(Jeff Bezos) 아마존 회장도 각기 자사의 우주비행선을 이용해 우주여행에 성공을 거두었다.

버진 갤럭틱사(Virgin Galactic)는 2005년부터 예약을 받기 시작해 이미 700명 가까이 예약을 마쳤다. 이중에는, 레오나르도 디카프리오, 레이디 가가, 저스틴 비버, 일론 머스크 등 유명인사들이 포함되어 화제를 모았다. 그러나 당초 약속한 발사일정은 안전문제 등으로 지켜지지 못한 채 미뤄왔다. 다행히 2021년 시범비행이 성공하면서 2022년부터는 본격적인 우주여행이 개시될 예정이다.
이미 2022년 2월부터 1,000명을 한정으로 티켓 예약을 받아 판매를 진행하고 있다. 티켓 가격은 1인당 45만 달러다. 동사가 운영하는 우주선 '스페이스십 투(SpaceShip Two)'에는 조종사 2명을 포함해 6명이 탑승할 수 있다. 총 비행시간은 약 90분이나 실제 무중력으로 우주공간에 머무는 시간은 3~5분정도에 불과하다.

제프 베조스가 설립한 민간 우주기업 블루 오리진(Blue Origin)에서는 뉴 셰퍼드(New Shepherd) 로켓과 블루 오리진 우주캡슐 세트를 이용해 고도 100km에서 3~5분 정도의 무중력 체험을 하는 상품을 내놓았다. 비용은 향후 사업이 본격 궤도에 오르면 1인당 최소 20만 달러 선으로 예상된다. 블루 오리진은 2021년 7월에 이루어진 제프 베조스의 시범 우주여행 이후 2022년 10월까지 5차례의 민간 우주관광을 성공적으로 실시하였다. 그 결과 이제는 기술이 안정적인 궤도에 올랐다는 판단 아래 앞으로 우주 관광사업을 본격적으로 추진해 나갈 예정이다.

한편, 궤도 여행상품은 우주공간에서 무중력 체험을 하는 성격의 준궤도 여행과는 달리 우주궤도를 돌며 실제로 우주공간에서 며칠 지내다 내려오는 코스로, 진정한 의미에서의 우주여행이라 할 수 있다. 테슬라(Tesla) 최고경영자 일론 머스크(Elon Musk)가 설립한 우주 탐사기업 스페이스X는 2021년 9월 일반인 4명을 우주선에 태워 지구를 공전하는 궤도비행에 성공하였다. 4명의 우주 관광객은 억만장자 재러드 아이잭먼과 간호사 헤일리 아르세노, 대학 과학강사 시안 프록터, 이라크전 참전용사 크리스 셈브로스키 등이다. 이들은 스페이스X의 우주선 '크루 드래건(Crew Dragon)'을 타고 우주로 향했다.
국제우주정거장(ISS)보다 160여㎞ 더 높은 지점에 도착한 이들은 사흘 동안 매일 지구를 15바퀴 이상 돌았다. 이들은 음속 22배인 시속 2만 7,359㎞ 속도로 사흘 동안 지구 주위를 궤도 비행하였다. 이는 1시간 30분마다 지구를 한 바퀴 도는 여행이다. 당초 목표 고도는 575㎞이었으나, 실제로는 585㎞ 지점까지 도달하였다. 이는 1972년 종료한 미국 항공우주국(NASA)의 아폴로 계획 이후 인류가 도달한 우주 공간 중 가장 먼 곳이다.
재러드 아이잭먼과 스페이스X는 또다시 공동으로 민간 우주여행 역사상 가장 먼 비행에 도전한다. 2022년 2월 공개된 민간 우주여행 장기 프로젝트 '폴라리스 계획(Polaris Program)'에 따르면, 이들은 빠르면 2022년 11월경 크루 드래건 우주선을 타고 1,300km 이상 목표 고도에 도달한 이후 최대 5일 동안 지구를 도는 궤도비행을 하게 된다. 아울러 이들은 민간 첫 우주유영(宇宙游泳)에도 나설 예정이다. 2차와 3차 폴라리스 우주여행에 대해서는 자세한 일정과 내용이 공개되지 않았다. 다만 3차 우주여행에서는 스페이스X가 화성 탐사용으로 개발한 차세대 우주선이자 발사체인 '스타십(Starship)'이 활용될 것으로 알려졌다.

이제는 우주호텔도 등장할 것으로 보인다. 2030년경 임무 종료가 예정된 국제우주정거장은 점차 우주호텔로 변신중에 있다. 실제로 그동안 민간인들에 의한 국제우주정거장 여행이 몇 차례 이루어졌다. 그중에서 2023년 달 궤도 여행 계약을 체결한 일본인 마에자와가 2021년 12월 다녀온 국제우주정거장 관광 일정은 좀 특별하였다. 그는 떠나기 전 국제우주정거장에 머무는 동안 해봐야 할 100가지 일에 대해 공개적으로 아이디어를 모집하면서 커다란 화제를 모았다. 다만, 그는 스페이스X의 우주선이 아닌 러시아의 소유즈호를 타고 다녀왔다. 2022년 4월에는 드디어 민간인들이 스페이스X의 우주선 크루 드래건을 타고 국제우주정거장에 우주관광을 다녀오는 데도 성공을 거두었다.

그런데 이제 궤도 여행을 넘어 달과 화성으로 가는 우주여행 상품도 나오고 있다. 블루 오리진을 창업한 제프 베조스 아마존 최고경영자는 우주개발은 선택의 문제가 아니라 인류생존을 위해 반드시 필요한 일이라고 말했다. 그리고 화성보다는 달에 인간이 거주할 수 있는 시설을 짓는 게 더 현실적이라고 보았다. 그래서 매년 아마존 주식 10억 달러를 매각해 달에 인간이 살 수 있는 정착촌 마을을 건설하겠다고 밝혔다. 그리고 준비단계로서 2024년에는 달 관광 상품을 완성해 출시한다는 계획을 내놓았다.

한편, 스페이스X는 2018년 9월, 팰컨헤비 다음 세대의 초대형 로켓인 '스타십(Starship)'에 관광객을 태워 달에 보내는 계약을 성사시켰다고 발표하였다. 2023년 약 1주일간에 걸쳐 이루어질 이 최초의 민간인 달 여행을 하게 될 인물은 일본 기업인 마에자와 유사쿠(前澤友作, Yusaku Maezawa)로 알려졌다. 그런데 이 우주여행은 과학자의 꿈과 예술가의 꿈이 모아지는 흥미로운 여행이 될 것으로 예상된다. 마에자와가 관광 로켓의 전 좌석을 예약하면서, 남는 좌석은 음악가(musician), 패션 디자이너, 영화감독 등 다양한 분야의 예술가와 함께 할 것이라고 밝혔기 때문이다.
마에자와는 또 자신의 홈페이지에서 "파블로 피카소가 달을 가까이에서 볼 수 있었다면 어떤 그림을 그렸을까, 존 레논이 지구의 곡선을 봤다면 어떤 노래를 썼을까?"라며 자신의 우주여행 목적이 예술적 동기에 있음을 내비쳤다. 그는 이 프로젝트를 '#디어문(#DearMoon)'이라고 명명했다. 이 세기의 우주여행에는 일론 머스크도 동참할 의사를 내비친 상태이다.

스페이스X는 화성 여행 프로젝트도 추진 중이다. 화성을 향한 무인 시험발사는 2022년 시작하며, 2024년경에는 인류가 화성으로 여행하는 계획을 세워두고 있다. 이의 일환으로 2019년 인류를 달과 화성으로 실어 나를 유인우주선 '스타십(Starship)'을 공개하였다.
이 우주선에는 우주 승객들이 탑승할 수 있는 출입구와 우주를 내다볼 수 있는 창도 설치될 예정이다. 비용은 초기에는 1인당 20만 달러이며, 장기적으로는 10만 달러 혹은 그 미만으로 낮추는 것을 목표로 하고 있다. 다만, 이 일정은 '스타십 발사 시스템'이 기대만큼 빨리 개발되지 않고 있어 다소 지연될 것으로 보인다. 한편, 스페이스X의 화성여행 최종 목표는 2050년까지 화성에 100만 명 규모의 도시를 건립하는 것이다.

이 가슴 벅찬 우주여행은 물론 돈만 있다고 할 수 있는 것도 아니다. 우주 관광객들도 NASA의 우주비행사들과 마찬가지로 의료검진 과정을 통과해야 하며 필요한 훈련절차도 거쳐야 한다. 우주여행을 위해서는 일정한 신체적 조건을 충족해야 한다. 우주선 좌석과 우주복 규격에 맞아야 하므로 키는 150~190㎝, 앉은키는 99㎝ 이하, 몸무게는 50~90㎏ 수준이어야 한다.
또 충치가 있으면 우주를 여행하기 힘들다. 우주는 기압이 낮아 공기가 팽창하기 때문에 충치의 빈 공간 속 공기가 팽창하면 극심한 치통을 느낀다. 라섹이나 라식 수술을 받은 사람들도 여행을 할 수 없다. 수술로 얇아진 각막은 우주의 압력을 견디기 어렵기 때문이다. 저혈압, 골다공증 환자 또한 여행하기 어렵다.
이러한 절차와 과정을 통과해도 우주여행이 즐거운 것만은 아니다. 우주를 여행하는 사람의 반은 멀미로 현기증과 구역질에 시달린다. 더 큰 문제가 되는 것은 혈액순환에 이상이 생길 수 있고, 간장이나 심장 같은 기관이 잘 움직일 것인지도 의문이라는 점이다. 또 근육이 약해지기 때문에 선내에서는 근육을 유지하는 운동이 필수적이다. 가장 큰 문제는 칼슘이 결핍되어 뼈가 약해지는 것이다. 장기간에 걸친 우주여행이 가져오는 심리적인 영향도 큰 문제가 될 것이다. 이에 대해서는 아직까지 잘 알려지지 않았지만 긴 우주여행은 이러한 위험을 감수해야 한다.

이처럼 우주선으로 우주를 다녀오는 데는 여전히 경비가 많이 들며 위험이 따르고 있다. 그래서 이제는 우주 엘리베이터 (space elevator)에 대한 연구가 진행 중이다. 이는 지구의 정지궤도 상에 거대한 인공위성을 띄우고, 지표면에서 그 위성까지 케이블을 연결해서 엘리베이터와 같은 방식으로 우주에 사람과 물건을 운송하자는 아이디어이다.
우주 엘리베이터는 지상의 기지와 우주기지, 그리고 이 기지를 잇는 엘리베이터 줄과 이 줄에 매달려 사람이나 짐을 실어 나를 장치로 구성될 것이다. 이 우주 엘리베이터를 활용하게 되면 우주 발사에 따른 위험부담뿐만 아니라 비용도 대폭 줄일 수 있다. 기존 로켓 추진 방법에 비해 우주 엘리베이터를 이용한다면 우주로 가는 비용이 무려 100분의 1 정도로 줄어들게 된다고 한다.

그러나 우주 엘리베이터가 완성되기까지에는 아직 풀어야 할 기술적인 어려움이 여러 가지 남아있다. 무엇보다도 엘리베이터의 핵심이 되는 줄을 개발해야만 한다. 가벼우면서도 끊어지지 않는 엘리베이터 줄을 개발하기 위해 지금도 수많은 과학자들이 연구를 진행하고 있다. 얼마 전부터는 강철보다도 무려 180배나 강한 탄소 나노튜브(nanotube)로 된 엘리베이터 줄을 제작하는 방법이 연구되기 시작했다. 나노튜브는 머리카락의 1,000분의 1 정도 굵기로, 자체 질량의 5만 배나 되는 무게를 지탱할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
아울러 우주 방사선에 노출될 우려가 있고 인공위성과의 충돌 위험도 있다. 또 구조물을 건설했다 하더라도, 3만km 이상을 여행해야 할 텐데 그것을 어떤 동력원으로 어떻게 끌어올릴 것인지에 대한 연구도 필요하다. 엘리베이터의 속력 또한 로켓보다 크게 느려질 수밖에 없을 것이다.