우주 탐사 역사
우주 탐사는 천문학과 우주 기술을 이용하여 우주를 탐사하는 것이다. 우주 탐사는 주로 망원경으로 천문학자들에 의해 이루어지지만, 그것의 물리적 탐사는 무인 로봇 우주 탐사와 인간 우주 비행에 의해 이루어진다. 고전적인 형태 천문학처럼 우주 탐사는 우주 과학의 주요 원천 중 하나이다.
우주 탐험의 초기 시대는 소련과 미국 사이의 "우주 경쟁"에 의해 추진되었다. 1957년 10월 4일 소련의 스푸트니크 1호, 1969년 7월 20일 미국 아폴로 11호 임무에 의한 첫 달 착륙은 종종 이 초기 기간의 랜드마크로 받아들여진다. 소련의 우주 프로그램은 첫 번째 이정표를 달성했는데, 여기에는 1957년 최초의 생명체가 궤도상에 존재했고, 1961년 첫 인간 우주 비행(보스토크 1호에 탑승한 유리 가가린), 1965년 3월 18일 첫 우주 유영(알렉세이 레오노프), 1966년 첫 천체 자동 착륙, 첫 우주 정거장(살)이 포함된다. 1971년 윷 1) 첫 20년간의 탐사 후에, 초점은 일회성 비행에서 우주왕복선 프로그램과 같은 재생 가능한 하드웨어로 이동했고, 국제 우주정거장(ISS)과 같은 경쟁에서 협력으로 이동했다. 미국의 우주 탐사 계획은 유동적으로 유지되고 있다. 2020년까지 달로 복귀하기 위한 부시 행정부의 프로그램인 Constellation은 2009년 전문가 검토 위원회의 보고에 의해 자금이 부족하고 비현실적이라고 판단되었다. 2000년대 들어, 인도는 찬드라얀 1호를 발사했을 때 중국은 성공적인 유인 우주 비행 프로그램을 시작했고, 유럽연합과 일본도 미래의 우주 임무를 계획했다. 중국, 러시아, 일본은 21세기 동안 달 탐사선을, 유럽연합은 20~21세기 동안 달과 화성 유인 탐사를 주창해 왔다.
첫 번째 망원경은 1608년 네덜란드에서 한스 리퍼 시라는 안경 제작자에 의해 발명되었다고 한다. 궤도 천문대 2는 1968년 12월 7일에 발사된 최초의 우주 망원경이다. 인류 최초의 성공적인 우주 비행은 1961년 4월 12일 27세의 러시아 우주비행사 유리 가가린을 태운 보스톡 1("East 1")이었다. 이 우주선은 약 1시간 48분 동안 지구 주위를 한 바퀴 도는 궤도를 완성했다. 가가린의 비행은 전 세계에 울려 퍼졌다; 그것은 소련의 진보된 우주 프로그램의 시범이었고 그것은 우주 탐험에서 완전히 새로운 시대를 열었다.
다른 천체에 도달한 최초의 인공 물체는 1959년 루나 2호가 달에 도달한 것이다. 1969년 7월 20일 아폴로 11호가 달에 착륙하면서 다른 천체에 처음으로 착륙했다. 1969년부터 1972년 마지막 인간 착륙까지 인간이 달에 착륙한 우주선은 총 6척이다. 최초의 행성간 비행은 1961년 베네라 1 비너스 비행이었지만, 1962년 마리너 2호는 데이터를 반환한 최초의 비행이었다. 파이오니어 6호는 1965년 12월 16일에 발사된 태양의 궤도를 도는 최초의 위성이다. 다른 행성들은 1965년 마리너 4호가 화성을 위해 1973년 화성을 위해 목성을 위해, 1974년 마리너 10호가 수성을 향해, 1979년 마리너 10호가 토성을 향해, 1986년 보이저 11호가 천왕성을 향해, 1989년 보이저 2호가 해왕성을 향해 처음으로 비행했다. 2015년, 왜소 행성 세레스와 명왕성은 각각 던에 의해 공전되었고 뉴 호라이즌스에 의해 통과되었다. 이는 태양계, 태양, 달, 세레스와 명왕성에 있는 8개의 행성들 중 각각에 대한 플라이 바이(flyby)를 설명한다. 다른 행성에서 최소한 제한된 표면 데이터를 반환한 최초의 행성 간 표면 임무는 1970년 베네라 7호 착륙이었다. 베네라 7호는 금성에서 23분 동안 지구로 데이터를 반환했다. 1975년 베네라 9호는 다른 행성의 표면에서 영상을 반환하여 금성에서 영상을 반환한 최초의 행성이다. 1971년 화성 3호는 거의 20초 동안 데이터를 반환하는 최초의 화성 연착륙을 달성했다. 이후 1975년부터 1982년까지 바이킹 1호에 의한 화성 표면 운영 6년 이상, 1982년 베네라 13호에 의한 금성 표면 전송 2시간 이상 등 소련의 행성 표면 임무 중 가장 긴 기간 동안 표면 임무가 이루어졌다. 금성과 화성은 인간이 무인 로봇 우주선으로 표면 임무를 수행한 지구 밖의 두 행성이다. 살류트 1호는 1971년 4월 19일 소련에 의해 지구 저궤도로 발사된 최초의 우주 정거장이다. 국제 우주정거장은 2000년 이래로 계속 거주하면서 현재 유일한 완전한 기능을 갖춘 우주정거장이다.
우주 속 탐사 대상
1992년 갈릴레오 우주선이 날아갔을 때 수집한 자료에서 디지털로 처리된 이미지에서 달은 볼 수 있다.
20세기 중반부터 시작된 탐사선들은 지구 궤도로, 그리고 달로 보내졌다. 또한, 탐사선은 알려진 태양계를 통해 태양 궤도로 보내졌다. 무인 우주선은 21세기까지 토성, 목성, 화성, 금성, 수성 주변 궤도로 보내졌고, 가장 거리가 먼 우주선 보이저 1, 2호는 지구-태양 거리의 100배를 넘어 이동했다. 이 기구들은 태양의 태양풍에 의해 은하에서 만들어진 일종의 입자의 거품인 태양의 헬륨권을 떠났다고 생각될 정도로 충분했다.
태양은 우주 탐사의 주요 초점이다. 특히 대기권 위, 그리고 지구의 자기장은 태양풍과 지구 표면에 도달할 수 없는 적외선 및 자외선 복사에 접근할 수 있게 해 준다. 태양은 대부분의 우주 날씨를 생성하는데, 이는 지구의 발전 및 송전 시스템에 영향을 줄 수 있고 인공위성과 우주탐사선을 손상시킬 수도 있다. 아폴로 망원경 마운트를 시작으로, 태양을 관측하는 데 전념하는 수많은 우주선이 발사되었고, 여전히 다른 우주선들은 태양 관측을 2차 목표로 삼고 있다. 2018년 발사된 파커 솔라 프로브는 태양에서 수성 궤도의 1/8 이내에 접근하게 될 것이다.
과학잡지 네이처에 실린 기사는 소행성을 우주 탐사의 관문으로 사용할 것을 제안했고, 궁극적인 목적지는 화성이었다. 이러한 접근법을 실현하기 위해서는 세 가지 요건이 충족되어야 한다. 첫째, "우주 비행사가 방문하기에 적합한 수천 개의 가까운 시체를 찾기 위한 철저한 소행성 조사", 둘째, "화성까지 비행 기간과 거리 능력을 계속 증가" 그리고 마지막으로, "화성까지 더 나은 로봇 차량과 도구를 개발". 우주 비행사들이 크기, 모양, 회전과 상관없이 소행성을 탐사할 수 있게 한다." 게다가, 소행성을 사용하는 것은 우주 비행사들에게 은하 우주선의 보호를 제공할 것이고, 우주 비행사들은 방사능 노출에 대한 큰 위험 없이 우주선에 착륙할 수 있을 것이다.
아르테미스 프로그램은 미국 항공우주국(NASA)과 상업용 우주 비행 회사, ESA 등 국제 파트너들이 진행 중인 우주 비행 프로그램이며, 특히 2024년까지 달 남극 지역에 '첫 번째 여성과 다음 남자'를 착륙시킨다는 목표를 가지고 있다. 아르테미스는 달에서 지속 가능한 존재감을 확립하고 민간 기업이 달 경제를 건설할 수 있는 기반을 마련하고 결국 인간을 화성으로 보내는 장기적인 목표를 향한 다음 단계가 될 것이다.
NASA와 로스코스모스 같은 국가 우주 탐사 기관이 실시하는 연구는 지지자들이 정부 비용을 정당화하기 위해 인용하는 이유 중 하나이다. NASA 프로그램에 대한 경제적 분석은 종종 지속적인 경제적 이익(예: NASA 스핀오프)을 보여주었고, 프로그램 비용의 여러 배에 달하는 수익을 창출했다. 우주 탐사가 다른 행성과 특히 수십억 달러의 광물과 금속을 포함하는 소행성의 자원 추출로 이어질 것이라는 주장도 있다. 그러한 탐험은 많은 수익을 창출할 수 있다. 게다가, 우주 탐사 프로그램이 청소년들이 과학과 공학에서 공부하도록 영감을 주는 데 도움이 된다고 주장되어 왔다. 우주 탐사는 또한 과학자들이 다른 환경에서 실험을 수행하고 인류의 지식을 확장할 수 있는 능력을 제공한다. 또 다른 주장은 우주 탐사는 인류에게 필수적이며 지구에 머무는 것은 멸종을 초래할 것이라는 것이다. 그 이유 중 일부는 천연자원 부족, 혜성, 핵전쟁, 그리고 전 세계적인 전염병 때문이다. 영국의 저명한 이론물리학자 스티븐 호킹은 "인류가 우주로 퍼지지 않는 한 다음 천 년은 살아남지 못할 것이라고 생각한다"라고 말했다. 한 행성에 생명체가 될 수 있는 사고가 너무 많다. 하지만 저는 낙천주의자예요. 우리는 별에 손을 뻗을 것이다. 폰 브라운 패러다임으로 알려진 이 계획은 인간을 우주 탐험에서 이끌기 위해 만들어졌다. 본 브라운의 인간 우주 탐사에 대한 비전은 21세기까지 우주 탐사에 대한 노력의 모델이 되었으며, NASA는 이 접근법을 대부분의 프로젝트에 통합하였다. 우주왕복선 프로그램이 시작되기 전에 달에 도달한 아폴로 계획에서 볼 수 있듯이, 그 단계들은 순서가 뒤바뀌어졌고, 이것은 국제 우주정거장을 완성하는 데 사용되었다. 폰 브라운의 패러다임은 인간이 우주의 먼 곳을 발견하기를 바라는 마음에서 인간 탐구를 위한 나사의 추진력을 형성했다. 현재까지 인류가 가장 오랫동안 우주를 점령한 곳은 국제 우주정거장으로 20년, 156일 동안 지속적으로 사용해 왔다. 발레리 폴리아코프가 미르 우주정거장에 탑승한 438일이라는 기록적 단일 우주 비행을 능가하지 못했다. 우주 공간의 건강 영향은 항공 우주 의학 분야에서 수년간 행해진 연구를 통해 잘 기록되어 왔다. 우주여행에서 경험할 수 있는 것과 유사한 아날로그 환경(심해 잠수함 등)이 이 연구에서 고립과 극한 환경 사이의 관계를 더욱 탐구하기 위해 사용되었다.
우주에 장기간 머물면 저중력, 면역체계 억제, 방사선 피폭에서 뼈와 근육의 손실 문제가 드러난다. 중력의 부족은 유체가 위로 올라오게 하여 눈에 압력이 쌓이게 할 수 있고, 시력 문제를 야기하며, 뼈 광물과 밀도의 손실, 심혈관 기능 저하, 그리고 지구력과 근육량의 감소를 초래한다.
우주선은 지구의 자기장 위에 위치하기 때문에 더 이상 태양의 방사선으로부터 보호받지 못한다. 깊은 우주로 들어갈 때 방사선의 위험은 훨씬 더 강력하다. 방사선 위험은 우주선의 보호 차폐, 경보 및 선량 측정을 통해 개선될 수 있다. 다행스럽게도, 새롭고 빠르게 진화하는 기술 발전으로, 미션 컨트롤에 있는 사람들은 원격의료를 이용하여 그들의 우주 비행사들의 건강을 더 가까이서 감시할 수 있게 되었다. 우주 비행의 생리적인 영향을 완전히 피할 수는 없겠지만, 그것들은 완화될 수 있다. 예를 들어 국제 우주정거장(ISS)과 같은 우주선에 탑승한 의료 시스템은 잘 갖춰져 있으며, 중력 부족과 무중력 상태에 대한 영향을 상쇄할 수 있도록 설계되었다. 기내 트레드밀은 근육 손실을 방지하고 조기 골다공증에 걸릴 위험을 줄일 수 있다. 우주여행과 어쩌면 우주에서 사는 것은 많은 도전을 제기합니다. 지속적인 우주 탐사와 식민지화를 위한 많은 과거와 현재의 개념들은 다른 행성, 특히 화성에 대한 "발판 돌"로서의 달로의 복귀에 초점을 맞추고 있다. 2006년 말, NASA는 2024년까지 지속적인 존재와 함께 영구적인 달 기지를 건설할 계획이라고 발표했다. 공간에서의 생활을 보다 광범위하게 만들 수 있는 기술적 요인을 넘어, 사유 재산의 부족, 공간에서의 재산권 확립의 무능이나 어려움이 인간 거주 공간을 개발하는 데 장애가 되고 있다는 의견이 제기되었다. 20세기 후반의 우주 기술의 출현 이후, 우주에서의 재산의 소유는 찬성과 반대 모두 강한 주장과 함께 모호해졌다. 특히 우주와 천체에 대한 국가 영토권 주장을 구체화한 것은 2012년 현재 모든 우주선진국이 비준한 우주조약에 의해 구체적으로 규정돼 있다.