달 탐사 아폴로 아르테미스, 달의 특징, 중력

 

달의 반경은 지구 반경의 약 1/4이고 질량은 지구 질량의 약 1/81.3에 해당하므로 지구와 달의 질량 중심은 지구에 있습니다. 달 궤도 반경으로 불리는 지구와 달 사이의 평균 거리는 지구에서 약 385,000km 떨어진 곳에 위치하고 있으며 달은 지구 주위를 타원형 궤도로 돌고 있습니다. 이 궤도는 주로 달과 지구 사이의 중력, 즉 질량과 지구 사이의 거리에서 발생하는 힘에 의한 운동으로 태양과 다른 천체의 중력이 존재하지만 달의 궤도에 미치는 영향은 상대적으로 미미합니다.

지구에서 바라본 달의 모습 (앞면

 

인간의 달 탐사

 

달을 탐사하는것은 로켓 추진 기술이 등장한 이후부터입니다. 1957년 스푸트니크 1호 위성이 궤도에 발사된 역사적인 이후, 미국과 구소련은 달 탐사 이정표를 달성하기 위한 계획을 세웁니다. 그러나 아폴로 임무와 같은 초기 성공 이후 달 탐사 노력은 중단되었으나 2000년대 중반에는 일본, 중국, 인도 등을 중심으로 달 탐사에 대한 관심이 다시 부각되었습니다. 이들 국가는 달 표면, 구성, 잠재적 자원 연구를 목표로 하기로 합니다.

 

◼ 먼저 아폴로 계획부터 알아보겠습니다. 아폴로 프로그램은 우주 탐사 역사적으로 큰 임무였습니다. NASA가 주도한 이 프로그램의 주요 목표는 인간을 달에 착륙시키고 안전하게 지구로 귀환시키는 것이었습니다. 1960년대 초반부터 1970년대 초반까지 진행되었습니다. 아폴로 프로그램은 미국과 소련 간의 냉전 경쟁이 최고조에 달하던 시기에 등장했습니다. 1957년 최초의 인공위성 스푸트니크 발사 등 소련의 초기 우주 업적이 성공한 후, 미국은 기술력을 입증하고 우주 탐사 분야에서 우위를 확보하려고 했습니다.  1969년 7월 16일 발사된 아폴로 11호에는 우주비행사 닐 암스트롱(Neil Armstrong), 버즈 올드린(Buzz Aldrin), 마이클 콜린스(Michael Collins)가 탑승했습니다. 암스트롱과 올드린은 1969년 7월 20일 달 표면에 발을 디딘 최초의 인간이 되어 역사를 세웠고, 콜린스는 사령선을 타고 달 궤도에 머물렀습니다.  최초의 달 착륙이라는 역사적인 성과 외에도 아폴로 임무는 광범위한 과학 실험을 수행하고 달 암석과 토양 샘플을 수집했습니다.

 

◼ 다음은 아르테미스 계획입니다. 그리스 신화에 나오는 아폴로의 쌍둥이 자매의 이름을 딴 아르테미스 계획이라고 지었습니다. 주요 목적은 남자와 최초의 여자를 달에 착륙시켜 지구 궤도 너머로 인간의 탐사와 존재를 확장하는 것입니다. 달에 지속 가능한 존재를 구축하는 데 중점을 둡니다. 여기에는 장기간의 승무원 임무를 지원하고 향후 탐사 활동을 가능하게 하는 데 필요한 정거장을 만들게 됩니다. 달 탐사를 위한 준비 지점 역할을 할 달 궤도 우주 정거장인 게이트웨이(Gateway)는 과학 연구, 기술 시연, 국제 협력을 위한 플랫폼을 제공하여 달 표면을 오가는 유인 임무를 촉진할 것입니다. NASA는 우주비행사를 달 표면에 보내고 안전하게 달 궤도로 귀환시킬 수 있는 차세대 달 착륙선을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 이 아르테미스 달 착륙선은 혁신적인 기술과 시스템을 활용하여 다양한 달 지형에 대한 정밀 착륙과 탐사를 가능하게 합니다. 

 

자연위성 달에 대한 특징

 

◼크기 및 구성: 달은 직경이 약 3,474km(2,159마일)에 달하는 태양계에서 다섯 번째로 큰 자연 위성입니다. 그것은 지구 지름의 약 1/4, 지구 질량의 약 1/81로 지구보다 훨씬 작습니다. 달의 구성은 주로 암석으로 구성되어 있으며 표면은 주로 현무암과 거머리암과 같은 화성암으로 구성되어 있습니다.

 

◼표면 특징: 달 표면은 분화구, 산, 계곡, 평야 등 다양한 특징을 갖고 있습니다. 소행성 및 혜성과의 충돌로 형성된 충돌 분화구는 가장 눈에 띄는 특징 중 하나이며 크기는 작은 구덩이부터 직경 수백 킬로미터의 큰 분지까지 다양합니다. 달의 마리아 또는 어두운 평원은 달 표면이 굳은 용암류로 덮여 있는 지역으로, 더 밝고 크레이터가 많은 고원과 대조를 이룹니다.

 

◼루나 마리아와 하이랜드: 달 바다는 주로 달의 가까운 쪽에 위치하므로 먼 면에 비해 더 균일한 모습을 보입니다. 이 어두운 평원은 수십억 년 전에 화산 활동으로 형성되었으며 더 부드럽고 젊은 지형이 특징입니다. 이와 대조적으로, 달 표면의 대부분을 덮고 있는 달의 고지대는 더 오래되었고 분화구가 더 두텁고 울퉁불퉁한 산맥과 높은 고원이 있습니다.

 

◼분위기의 부재: 지구와 달리 달에는 대기가 부족하여 낮과 밤의 온도 변화가 극심한 편입니다. 열을 유지하거나 햇빛을 분산시킬 대기가 없으면 달 표면은 달 낮 동안 극도로 뜨거운(100°C 또는 212°F 이상)부터 낮에는 몹시 추운(-100°C 또는 -148°F 미만) 온도를 가지고 있습니다.

 

◼궤도: 달은 타원 경로로 지구를 공전하며 대략 27.3일마다 한 바퀴를 돌고 있습니다. 그 궤도는 태양 주위를 도는 지구의 궤도에 비해 약간 기울어져 있어 시간이 지남에 따라 하늘에서 겉보기 위치가 변합니다. 달의 공전 주기는 자전 주기와 동기화되어 달의 같은 면이 항상 지구를 향하게 되는데, 이는 동기 회전이라고 알려진 현상입니다.

 

◼중력 영향: 상대적으로 작은 크기에도 불구하고 달은 지구에 상당한 중력을 가하여 바다의 조수에 영향을 미치고 지구의 바다에 조석 돌출부를 생성합니다. 이러한 중력 상호 작용은 또한 조석 마찰을 통해 지구의 축 안정성과 지질학적 시간 규모에 따른 지구의 하루 연장에 기여합니다.

 

◼탐색 및 연구: 달은 아폴로 프로그램과 같은 유인 임무와 다양한 우주 기관에서 수행하는 로봇 임무를 포함하여 수많은 과학 임무와 탐사 노력의 대상이 되어 왔습니다. 이러한 임무는 달의 구성, 지질학 및 역사에 대한 귀중한 데이터와 통찰력을 제공하여 달의 기원과 진화를 알수 있게 되었습니다.

 

중력이 바다에 주는 변화

 

달의 중력이 다양한 측면에 어떻게 영향을 미치는지 살펴보도록 하겠습니다.

 

◼ 조력: 달의 중력은 지구의 바다에 상당한 영향을 미치며, 조수는 규칙적인 패턴으로 오르락 내리락하게 됩니다. 조석력으로 알려진 이 현상은 달과 지구 사이의 중력 인력으로 인해 발생하며, 이로 인해 달을 바라보는 쪽의 바닷물이 부풀어 오르고 반대쪽도 이에 상응하게 부풀어 오르게 됩니다. 지구가 회전함에 따라 다양한 위치에서 만조와 썰물이 발생하여 조석 주기가 생성됩니다.

 

◼ 조석 마찰: 지구의 자전과 달의 중력으로 인한 조석 돌출 사이의 상호 작용은 조석 마찰을 일으킵니다. 시간이 지남에 따라 조석력은 점차 지구의 자전 속도를 늦춰 하루의 길이를 100년에 약 2밀리초씩 늘립니다. 이 효과는 또한 달의 궤도가 연간 약 3.8cm (1.5인치)의 속도로 지구에서 바깥쪽으로 점진적으로 확장되도록 합니다.

 

◼ 달 궤도: 지구의 중력은 달 주위의 궤도를 유지하는 역할을 합니다. 달의 궤도는 약간 타원형입니다. 즉, 지구로부터의 거리가 궤도 전체에 걸쳐 약간씩 다릅니다. 달의 공진이라고 알려진 이러한 거리 변화는 지구와 태양이 달을 끌어당기기 때문입니다.

 

◼달의 조수: 지구가 달의 중력으로 인해 조석이 생기는 것처럼,  달 자체도 지구의 중력으로 인해 조석력이 생기는 것입니다. 이러한 달의 조수는 지구와 달의 축을 따라 달이 약간 늘어나는 결과를 가져오며, 시간이 지남에 따라 달 표면이 약간의 상승과 하강이 일어나게 됩니다.