달 탐사
달 물리 탐사는 1959년 9월 14일 소련이 발사한 우주 탐사선 루나 2호가 달 표면에 충격을 주면서 시작됐습니다. 그 이전에는 유일하게 이용 가능한 탐사 수단은 지구로부터의 관측이었습니다. 광학 망원경의 발명은 달 관측의 질에 있어서 최초의 도약을 가져왔습니다. 갈릴레오 갈릴레이는 천문학적 목적으로 망원경을 사용한 최초의 인물로 사람들에게에 널리 알려져 있습니다. 1609년 자체 망원경을 제작한 후 달 표면의 산과 크레이터가 그것을 사용한 최초의 관측 중 하나였습니다.
NASA의 아폴로 계획은 인류를 달에 착륙시키는 유일한 프로그램이며, 이는 6번이나 이루어졌습니다. 첫 착륙은 1969년에 이루어졌고 아폴로 11호의 우주비행사 버즈 올드린과 닐 암스트롱이 달 샘플을 지구로 돌려보냈습니다.
달 뒷면에 처음 연착륙한 것은 2019년 초 중국 로봇우주선 창이4호가 유투2 로봇 달 탐사선을 성공적으로 배치한 것입니다. 달의 남극점 첫 연착륙은 2023년 찬드라얀 3호 인도인 착륙선 비크람에 의해 이뤄졌으며 프라기얀 로버 배치에 성공했습니다.
우주 비행전
고대 그리스 철학자 아낙사고라스는 천국에 대한 비종교적 시각이 그의 투옥과 최종 망명의 원인 중 하나였다. 해와 달은 둘 다 거대한 구상암이고 후자는 전자의 빛을 반사하고 있다고 논했습니다. 플루타르코스는 저서 『달의 구면에 얼굴을』에서 달에는 태양빛이 닿지 않는 깊은 구덩이가 있으며, 그 점은 강이나 깊은 혼돈의 그림자에 불과하다고 시사했습니다. 그는 또한 달에 사람이 살고 있을 가능성도 고려했습니다. 아리스타르코스는 달의 크기와 지구로부터의 거리를 계산하려고 했지만, 그의 추정 거리는 지구 반경의 20배(동시대의 엘라토스테네스에 의해 정확하게 결정되었다)이며, 실제 평균 거리의 약 3분의 1임이 증명되었습니다.
한대의 중국 철학자들은 달은 기와 같은 에너지라고 믿었지만 달빛은 태양의 반사라는 것을 인식하고 있었습니다. 수학자이자 점성술사인 Jing Fang은 달의 구상성에 주목했습니다. 송나라의 Shen Kuo는 달의 가득 찬 것을 반사하는 은빛 둥근 공에 비유하는 우화를 만들어 흰 가루를 묻혀 옆에서 보면 초승달로 보이게 했습니다.
인도 천문학자 Aryabhata는 5세기 텍스트 Aryabhatiya에서 반사된 태양광이 달을 비추는 원인이라고 말합니다.
825년에서 835년 사이에 페르시아 천문학자 하바샬-하시발-마르와지는 바그다드의 알 샤미시야 천문대에서 다양한 관측을 했습니다. 이러한 관측을 이용하여 그는 달의 지름을 3,037km(반경 1,519km에 상당), 지구로부터의 거리를 346,345km(215,209mi)로 추정했습니다. 11세기 이슬람 물리학자 알하젠은 달빛과 태양광을 흡수하고 방출하는 능력이 결합된 것이라고 결론지었습니다
망원경이 발명되기 전 중세까지 달을 구체로 인식하는 사람들이 늘기 시작했고 많은 사람들은 달의 표면이 '완전히 매끄럽다'고 믿었습니다. 1609년 갈릴레오 갈릴레이는 저서 'Sidereus Nuncius'에서 달의 최초 망원경 그림 중 하나를 그렸고 달은 매끄럽지 않지만 산과 크레이터가 있다는 것을 깨달았습니다. 17세기 후반, 조반니 바티스타 리시올리와 프란체스코 마리아 그리말디는 달 지도를 그리며 현재도 남아 있는 많은 크레이터들에게 이름을 주었습니다. 지도상에서는 달 표면의 어두운 부분을 마리아(단일 암말) 또는 바다라고 부르고 밝은 부분을 테랄레 또는 대륙이라고 불렀습니다.
토머스 해리엇과 갈릴레이는 달의 최초의 망원경적 표현을 그리고 수년간 그것을 관찰했지만 그의 그림은 발표되기까지는 꽤 시간이 걸렸습니다. 첫 달 지도는 1645년 벨기에 우주학자이자 천문학자 마이클 반 랭글렌에 의해 작성되었습니다. 2년 후, 요하네스 헤벨리우스에 의해 훨씬 영향력 있는 노력이 출판되었습니다. 1647년 헤벨리우스는 달에 바쳐진 최초의 논문인 세레노그라피아를 출판했습니다. 헤벨리우스의 명명법은 18세기까지 개신교 국가에서 사용되었으나 1651년 예수회 천문학자 조반니 바티스타 리시올리에 의해 발표된 시스템으로 대체되었습니다. 그는 큰 맨눈점에는 바다와 망원경점(현재 크레이터라고 불린다)에는 철학자나 천문학자의 이름을 붙였습니다.
로버트 훅의 현미경 사진에 의한 달 연구입니다, 1753년 크로아티아 예수회와 천문학자 로저 조셉 보스코비치는 달에 대기가 없다는 것을 발견했습니다. 1824년 프란츠 폰 폴라 그뤼이센은 운석 충돌에 의한 크레이터 형성에 대해 설명했습니다.
달에는 식물이 포함되어 있어 세렌나이트가 서식하고 있을 가능성은 19세기 첫 수십 년까지 주요 천문학자들에 의해 심각하게 고려되었습니다. 1834년부터 1836년까지 빌헬름 맥주와 요한 하인리히 머들러는 4권의 마파 세레노그래피카와 Der Mond를 출판하여 달에는 수체도 보기 좋은 대기도 없다는 결론을 확고히 했습니다.
스페이스 레이스
냉전으로 촉발된 소련과 미국의 '우주 경쟁'과 '달 경쟁'은 달에 초점을 맞춰 가속화되었습니다. 여기에는 1959년 소련이 당시 볼 수 없었던 달 뒷면을 촬영한 최초의 사진 등 과학적으로 중요한 최초의 것들이 많이 포함됐고 1969년 인류 최초의 달 착륙과 함께 정점에 달했습니다. 이것은 전 세계적으로 20세기 및 인류사 전반의 중요한 사건 중 하나로 널리 보였습니다.
달에 의해 처음 비행한 인공 물체는 1959년 1월 4일 소련의 무인 탐사선 루나 1호이자 태양 주위를 도는 태양 중심 궤도에 도달한 최초의 탐사선이 되었습니다. 루나 1호가 달 표면에 충돌하도록 설계된 것을 아는 사람은 거의 없었습니다.
달 표면에 충돌한 최초의 탐사선은 소련 탐사선 루나 2호로 1959년 9월 14일 21:02:24 UTC에 경착륙했습니다. 달 뒷면은 1959년 10월 7일 소련 탐사선 루나 3호에 의해 처음 촬영되었습니다. 오늘날의 기준으로는 애매하지만 사진은 달 뒷면에 마리아가 거의 결여되어 있음을 보여줍니다. 미국에서 최초로 달 표면 비행을 한 탐사선은 1959년 3월 4일 개척자 4호로 루나 1호 직후 발생한 것입니다. 이것은 달 발사를 최초로 시도한 8개의 미국 탐사선의 유일한 성공이었습니다.
이러한 소련의 성공에 대항하기 위해 방안을 모색했던 사람은 존 F 미국 대통령입니다. 케네디는 긴급한 국가적 필요성에 관한 의회에 특별 메시지로 달 착륙을 제안했습니다.
“지금이야말로 이 나라가 우주의 달성에 있어서 분명히 주도적인 역할을 해야 할 때이며, 지구상에서 우리의 미래를 향한 열쇠를 쥐고 있을지도 모릅니다....라는 것은, 언젠가 우리가 처음이 되는 것을 보증할 수는 없지만, 이 노력을 게을리하면 우리는 오래 갈 것을 보증할 수 있기 때문입니다....저는 이 10년이 끝나기 전에 인류를 달에 착륙시키고 지구로 안전하게 귀환시킨다는 목표를 달성하는 데 이 나라는 전념해야 한다고 믿습니다. 이 시기에 인류에게 이렇게 인상적인 우주 프로젝트는 없으며, 우주의 장기 탐사에 있어서 이보다 더 중요한 것은 없으며, 달성하는 데 그다지 어렵지도 않습니다...제가 의회와 국가에 대해 새로운 행동 방침에 대한 확고한 약속을 받아들이도록 요구하고 있음을 분명히 말하고자 합니다. 허나, 이 방침은 수년간 지속되어 매우 큰 비용이 드는 것입니다...”
레인저 1은 케네디 대통령의 연설로부터 불과 3개월 후인 1961년 8월에 발명되었습니다. 1964년 7월에 Ranger 7이 달 표면의 상세한 사진을 돌려줄 때까지 추가로 3년과 6번의 Ranger 미션은 실패합니다. 발사 차량, 지상 장치, 우주선 전자 기기에 관한 많은 문제들이 레인저 프로그램과 초기 탐사 임무 전반을 괴롭혔습니다. 이 교훈들은 1963년 11월 케네디가 의회에서 한 유명한 연설 후, 그리고 죽기 전에 성공한 유일한 미국 우주 탐사선 마리너 2호에서 도움을 받았습니다. 미국의 성공률은 레인저 7 이후 크게 향상되었습니다.
1966년 소련은 최초의 연착륙을 달성하고 루나 9호와 루나 13호 미션 중 달 표면에서 첫 번째 사진을 촬영했습니다.
미국은 레인저에 이어 서베이어 계획이 7대의 로봇 우주선을 달 표면에 보냅니다. 7대 중 5대는 연착륙에 성공해 우주비행사가 달 표면에 서기에 충분한 얕음이 있는지 조사했습니다.
1968년 12월 24일 아폴로 8호 승무원 프랭크 보먼, 제임스 라벨, 윌리엄 앤더스는 인류 최초로 달 궤도에 올라 달 뒷면을 직접 보았습니다. 인류는 1969년 7월 20일에 처음으로 달에 착륙했습니다. 달 표면을 거닐었던 최초의 인간은 미국 미션 아폴로 11호의 사령관 닐 암스트롱이었습니다.
달에 착륙한 최초의 로봇 달 탐사선은 1970년 11월 17일 르노 쿠호드 계획의 일환으로 소련선 르노 쿠호드 1호다. 지금까지 인류가 마지막으로 달 표면에 선 것은 1972년 12월 아폴로 17호 미션의 일환으로 달 표면을 걸었던 유진 서넌이었습니다.
달 암석 샘플은 3개의 루나 미션(루나 16, 20, 24)과 아폴로 미션 11~17(아폴로 13호 제외)에 의해 지구로 가져갔습니다. 1976년 루나 24호는 1994년 클레멘타인까지 소련 또는 미국에 의한 마지막 달 미션이었습니다. 초점은 다른 행성, 우주 정거장, 셔틀 프로그램으로의 로브로 이동했습니다.
문레이스 이전에 미국에는 과학적 및 군사적 달 기지를 위한 사전 프로젝트가 있었습니다: Lunex Project와 Project Horizon. 승무원 착륙 외에도 소련의 포기된 달 표면 계획에는 최초의 세부 프로젝트인 다목적 달 표면 기지 '즈베즈다'의 건설이 포함되어 있었습니다.
1990년 이후
일본
1990년 일본은 닛텐 우주선으로 달을 방문해 달 주위에 물체를 궤도에 올리는 세 번째 나라가 되었습니다. 우주선은 깃털 탐사선을 달 궤도에 놓았지만 송신기는 실패하여 우주선의 추가 과학적 이용을 저지했습니다. JAXA 공식 사이트에 따르면 일본은 2007년 9월 달의 기원과 진화의 과학적 데이터를 입수해 미래의 달 탐사 기술을 개발하는 것을 목적으로 SELENE 우주선을 발사했습니다.
유럽우주국
유럽 우주 기관은 2003년 9월 27일에 SMART 1이라고 불리는 소형 저비용 달 궤도 탐사기를 발사했습니다. SMART 1의 주요 목표는 달 표면의 3차원 X선과 적외선 이미지를 촬영하는 것이었습니다. SMART 1은 2004년 11월 15일 달 궤도에 진입하여 충격 플럼을 연구하기 위해 의도적으로 달 표면에 충돌한 2006년 9월 3일까지 관측을 계속했습니다.
중국
중국은 달 탐사를 위한 중국의 달 탐사 프로그램을 시작했으며, 특히 지구상에서 에너지원으로 사용할 동위원소 헬륨-3를 찾고 있는 달 채굴 전망을 조사하고 있습니다. 중국은 2007년 10월 24일에 Change1 로봇의 월주회 위성을 발사했습니다. 처음에는 1년간의 미션을 예정하고 있었지만, Chang'e 1 미션은 대성공을 거두어 4개월 더 연장되었습니다. 2009년 3월 1일, Chang'e 1은 의도적으로 달 표면에 충돌하여 16개월의 미션을 완료했습니다. 2010년 10월 1일, 중국은 Chang'e 2의 월주회 위성을 발사했습니다. 중국은 2013년 12월 14일 탐사선 유투와 창애 3호 착륙선을 달에 착륙시켜 이를 달성한 세 번째 국가가 되었습니다. Chang'e 3는 1976년 Luna 24 이후 처음으로 달 표면에 연착륙한 우주선입니다. Chang'e 3 미션이 성공함에 따라 백업 랜더 Chang'e 4는 새로운 미션 목표를 위해 다시 목적화되었습니다. 중국은 2018년 12월 7일 Chang'e 4 미션을 달 표면 먼 곳에서 시작했습니다.2019년 1월 3일 장애 4호는 달 뒷면에 착륙했습니다. Chang'e 4는 Yutu-2 Moonrover를 배치했고, 이후 달 표면 이동의 현재 기록적인 거리 유지자가 되었습니다. Yutu-2는 달 뒷면의 몇몇 장소에서 먼지가 최대 12미터라는 것을 발견했습니다.
중국은 2017년 창제5 우주선에서 샘플 귀환 미션을 실시할 예정이었으나, 롱마치5 로켓의 실패로 그 미션은 연기되었습니다. 그러나 2019년 12월 하순 창정5호 로켓을 통한 비행이 성공한 후 중국은 2020년 후반 창제5 샘플 귀환 미션을 표적으로 삼았습니다. 중국은 2020년 12월 16일에 이 임무를 완료했고, 약 2킬로그램의 달 샘플이 반환되었습니다.
인도
인도의 국립 우주 기관인 인도 우주 연구 기구는, 2008년 10월 22일에 달 궤도 위성 「찬드라얀-1」을 발사했습니다.달 탐사선은 당초 2년간 달을 도는 것을 목적으로 했고, 과학적 목적은 달 근처와 먼 곳의 3차원 지도를 만들어 달 표면의 화학적 및 광물학적 매핑을 하는 것이었습니다. 2008년 11월 14일 15:04 GMT에 달에 영향을 준 위성 임팩트 탐사선을 발표하면서 인도는 달 표면에 도달한 네 번째 국가가 되었습니다. 찬드라얀의 많은 업적 중에는 달 토양에 물 분자가 널리 존재한다는 것을 발견한 것이 있었습니다. 이 미션은 2019년 7월 22일 발사돼 8월 20일 달 궤도에 진입한 찬드라얀-2가 뒤따른 것입니다. 찬드라얀 2호는 인도 최초의 착륙기와 로버도 탑재했지만 착륙 시스템의 기술적 결함으로 인해 이 추락 사고는 착륙했습니다.
찬드라얀 2호는 인도 우주연구기구의 세 번째 달 탐사 미션입니다. 또한 Vikram이라는 착륙선과 Pragyan이라는 탐사기를 탑재하여 달 남극 지역에 최초의 연착륙을 완료한 기록도 있습니다.
미합중국
NASA는 2009년 6월 18일 달 표면의 이미지를 수집한 달 정찰 위성을 발사했습니다. 또, 카베우스 크레이터에 물이 존재할 가능성을 조사한 달의 크레이터 관측·감지 위성(LCROSS)도 탑재했습니다. Grail은 2011년에 발사된 또 다른 미션입니다.
러시아
2023년 8월 10일 러시아는 루나 25호 발사를 시작해 1976년 이후 처음으로 달 착륙을 했습니다.8월 20일(화) 달 표면에 충돌하여 궤도를 하강시키는 비정상적인 유도 오류가 발생하였습니다.
상업 미션
2007년 X Prize Foundation은 Google과 함께 달에 대한 상업적인 노력을 장려하기 위해 Google Lunar X Prize를 시작했습니다. 2018년 3월 말까지 로봇 착륙기를 가지고 달에 도달한 최초의 민간 벤처에 2000만달러의 상금이 수여되며, 추가 마일스톤에는 1,000만달러의 상금이 주어집니다.2016년 8월 현재 16개 팀이 이 대회에 참가하고 있는 것으로 보도되고 있습니다.2018년 1월 재단은 최종 후보팀 중 어느 쪽도 기한까지 발사를 시도할 수 없기 때문에 상은 청구되지 않는다고 발표했습니다.
2016년 8월, 미국 정부는 미국에 거점을 둔 스타트업 문 익스프레스에 달 착륙 허가를 주었습니다. 이는 처음으로 민간기업이 임의적으로 권리를 부여받은 일입니다. 이 결정은 미래에 심우주 상업 활동의 규제 기준을 정의하는 데 도움이 되는 전례로 간주됩니다. 이전에는 민간 기업은 지구상 또는 그 주변에서 활동하는 것에 제한되어 있었습니다.
2018년 11월 29일 NASA는 9개 상업회사가 달 표면에 소형 페이로드를 보내는 계약을 따내기 위해 경쟁한다고 발표했습니다. NASA의 짐 브라이든스타인 사무국장에 따르면 우리는 달 표면에 왔다 갔다 하는 국내 미국인의 능력을 구축하고 있습니다.
달에 대한 첫 번째 상업 미션은 독일 OHBAG의 계열사인 Lux Space가 이끄는 만프레드 기념 달 미션(4M)에 의해 달성되었습니다. 2014년 10월 23일 창정 3호 C/G2 로켓 상단에 장착된 중국 Change 5-T1 시험 우주선으로 발사되었습니다.4M 우주선은 2014년 10월 28일 밤에 달을 비행시켰고, 이후 타원형 지구 궤도에 들어가 설계된 수명의 4배가 넘었습니다.
이스라엘 항공우주산업과 우주에 의해 운영되고 있는 베레시트 착륙선 IL은 2019년 4월 11일 착륙 시도가 실패한 후 달에 영향을 주었습니다.
계획
포기된 US Constellation 프로그램 이후 러시아, ESA, 중국, 일본 및 인도에 의해 월면 기지로 이어지는 우주 항공 계획이 선언되었습니다. 그들은 모두 더 미개발 우주선으로 달 탐사를 계속할 생각입니다.
인도는 일본과의 협력을 계획하고 있으며 2026~28년에 월극 탐사 미션을 시작할 가능성을 검토하고 있습니다.
러시아는 또한 2021년 발사 예정이었으나 밝혀지지 않은 미개발 착륙선 겸 궤도선인 루나-Glob 프로젝트를 재개할 계획도 발표했습니다. 2015년 러시아는 2030년까지 달에 우주인을 배치하고 화성을 NASA에 남길 계획이라고 Roscosmos는 말했습니다. 그 목적은 NASA와 공동으로 일하고 우주 경쟁을 피하는 것입니다. 러시아의 달 궤도 스테이션은 2030년 이후에 달을 주회할 것이 제안되었습니다.
지난 2018년 NASA는 우주정책지령 1을 지원하는 전체적인 기관인 탐사 캠페인의 일환으로 상업 및 국제 파트너와 함께 달로 돌아갈 계획을 발표하면서 아르테미스 프로그램과 상업용 월면 페이로드 서비스(CLPS)가 탄생했습니다. NASA는 달 표면에서의 로봇 미션과 승무원이 탑승한 달 표면 게이트웨이부터 시작할 계획입니다. NASA는 2019년 현재 인간의 귀환을 앞두고 새로운 소형 달 표면 페이로드 배송 서비스 개발과 달 착륙선 개발, 달 표면에 대한 더 많은 연구를 수행하는 계약서를 발행하고 있습니다. 아르테미스 계획에서는 2022년부터 2028년까지 오리온 우주선의 여러 차례 비행과 달 착륙이 예정되어 있습니다.
2021년 11월 3일 NASA는 NASA의 극지 자원 얼음 채굴 실험 1을 포함한 무인 우주선을 위해 크레이터 섀클턴 인근 달 남극 지역에 착륙 장소를 선택했다고 발표했습니다. 정확한 장소는 섀클턴 커넥팅 리지로 불리며 거의 연속적인 태양광 노출과 통신을 위한 지구와의 시선 이점이 특징이었습니다.
ESA의 Moonlight 이니셔티브는 아르테미스 착륙을 지원하기 위해 달을 도는 작은 통신 위성과 내비게이션 위성 네트워크를 만드는 것을 목적으로 합니다. 이것들은 직접적인 시야에서 떨어져 있어도 지구와의 통신을 가능하게 합니다. 또한 지구상의 글로벌 포지셔닝 시스템과 유사한 내비게이션 신호를 제공하여 정확한 타임 키핑이 필요합니다. 문라이트 플래너는 이 목적을 위해 달의 새로운 시간대를 만들 것을 제안했습니다. 저중력과 상대운동 때문에 달에서는 시간이 더 빨리 지나 지구에서 측정하면 24시간마다 56마이크로초 빨리 경과합니다.
