과기정통부, 다누리 탄도형 달 전이 방식'(BLT) 궤적 진입 확인 다누리 태양전지판 전개돼 전력 생산 개시 4.5개월 동안 최대 9회 궤적 수정 후 달 접근 이종호 장관 "대한민국 우주탐사 역사 첫걸음"
[서울=뉴시스] 5일 오전 8시 8분(한국시간) 미 우주군기지 케이프커네버럴 우주군기자 40번 발사장에서 우리나라 첫 달궤도선 다누리를 탑재한 팰컨9 발사체가 발사되고 있다. (사진=미국 케이프커네버럴 공동취재기자단 제공) 2022.08.05. photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지
[서울=뉴시스]이진영 기자 = 과학기술정보통신부는 한국의 첫 달궤도선 '다누리'가 5일 오후 2시 기준으로 달 전이궤적에 성공적으로 진입한 것을 확인했다고 밝혔다.
5일 과기정통부와 한국항공우주연구원에 따르면 다누리는 한국시간으로 이날 5일 오전 8시 8분 48초(미국 동부시각 4일 19시 8분 48초) 미국 플로리다주 케이프커내버럴 우주군기지에서 미국 민간 우주개발업체 '스페이스X'의 '팰컨 9' 발사체에 실려 달로 향했다.
이어 발사 2분 42초 이후에는 발사체 1·2단 분리가, 발사 3분 8초 후에는 페어링 분리가 진행됐다. 발사 40분 15초에는 다누리가 발사체에서 완전히 분리돼 우주 공간에 띄워졌다.
발사 1시간 32분 후인 오전 9시 40분께는 호주 캔버라 안테나를 통해 지상국과 첫 교신도 이뤄졌다.
이어 항우연은 다누리 관제실에서 스페이스X로부터 받은 발사체 분리정보(분리 속력 및 분리 방향 등)를 분석했으며, 그 결과 다누리가 발사체로부터 정상적으로 분리돼 목표한 '탄도형 달 전이 방식'(BLT)의 궤적에 진입한 것을 오후 2시께 확인했다.
[서울=뉴시스] 5일 한국항공우주연구원 연구원들이 다누리 관제실에서 다누리 달궤도선이 발사체와 분리에 성공하자 환호하고 있다. (사진=한국항공우주연구원 제공) 2022.08.05. photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지
다누리는 연료를 절약하기 위해 달을 향한 직선거리(38만4000㎞ · 대략 3일 소요) 대신 태양, 지구, 달 등의 중력이 균형점을 이뤄 무중력에 가까운 라그랑주 포인트 L1(150만㎞)까지 간 뒤 속도를 줄여 달 쪽으로 방향을 전환하고, 이후 달 중력에 잡혀 목표 궤도에 진입하는 BLT 방식을 선택했다.
BLT에 진입한 다누리는 태양전지판, 안테나 전개 등 정상 운영을 위한 작동 및 점검을 수행하고, 약 4.5개월 동안 최대 9회의 궤적 수정을 수행해 계획한 궤적을 따라 달에 접근할 예정이다.
발사일(2022년 7월 31일∼9월 9일)과 무관하게, 오는 12월 16일 달 궤도에 포획되고, 같은 달 31일에는 달 상공 100km의 임무궤도에 안착한다는 목표다.
달 임무 궤도에 안착한 후에는 하루 12회 공전하며 1년간(2023년 1~12월) 임무를 수행할 예정이다.
항우연은 "수신된 위성정보를 분석한 결과 다누리의 태양전지판이 전개돼 전력생산을 시작했고, 탑재컴퓨터를 포함한 장치들 간 통신이 원활히 이뤄지고 있으며, 각 장치의 온도도 표준범위 내에 위치하는 등 다누리가 정상적으로 작동하고 있음을 확인했다"라고 강조했다.
이어 "향후 다누리는 연료 소비를 최소화하기 위해 태양과 지구 중력이 균형을 이루는 지점을 향해 이동하다가, 9월 2일께 추력기를 작동해 방향을 조정할 예정이다"라고 전했다.
과기정통부 오태석 1차관은 "다누리는 한국이 독자 개발한 우주발사체 누리호와 더불어 우주 분야에서 우리나라의 국제적 위상을 높이고 우주 강국으로 도약하는 계기를 마련할 수 있을 것"이며 "다누리 개발을 통해 확보한 기술과 다누리의 임무 운영을 통해 얻은 과학 데이터는 향후 달 과학 연구에 크게 기여함은 물론 우주개발에 대한 국민적 관심도 제고할 것으로 기대한다"라고 내다봤다.
이종호 과기정통부 장관은 발사 현지 인터뷰에서 "지구 중력을 처음으로 벗어나 달로 향하는 다누리는 대한민국 우주탐사 역사의 첫걸음으로 기록될 것"이라며 "정부는 오는 2031년 우리 발사체로 달착륙선 자력 발사를 추진하고, 국제 유인 우주탐사 사업인 아르테미스에도 참여하면서 대한민국의 우주탐사 역량을 계속해서 키워나가겠다"라고 말했다.
◎공감언론 뉴시스 mint@newsis.com
바로 가면 사흘인데... 다누리 5개월 걸려 달 가는 이유
입력2022.08.05 14:25수정2022.08.05 16:12
천체 중력을 활용하는 ∞자 코스 연료 아껴 오랜 기간 임무 가능해
달 탐사선 다누리가 5개월간 비행하게 될 BLT 궤적. 과학기술정보통신부 제공
5일 발사된 한국의 첫 달 탐사선 다누리는 일단 목표 항로에 진입하는 데 성공했지만, 달에 도착하기 위해서는 아직 5개월간 긴 항해를 해야 한다. 12월이 되어야 달 근처에 도달하고, 본격적인 달 탐사 임무는 내년 1월에 시작한다. 사람의 맨눈으로도 훤히 보이는 달인데, 우주선 다누리가 달에 도착하는 데 이렇게 오랜 시간이 걸리는 이유가 무엇일까.
정답은 '직선 경로로 곧장 날아가지 않고 멀리 돌아가기 때문'이다. 지구에서 달까지의 거리는 약 38만㎞인데, 우주선이 직선으로 가면 3일 정도 거리다. 1969년 달에 착륙한 아폴로 11호도 지구에서 달까지 3일이 걸렸다. 하지만 다누리는 먼 우주로 돌아가는 항로를 선택했다. 이것이 바로 탄도형 달 전이방식(BLT·Ballistic Lunar Transfer) 궤적이다.
BLT는 태양 쪽의 먼 우주(최대 156만㎞)로 나갔다가 다시 지구 쪽으로 돌아와서 달 궤도에 진입하는 무한대 기호(∞) 모양의 궤적이다. 천체의 중력을 최대한 활용하는 궤적이어서 연료가 적게 소모된다. 우주선의 한정된 연료를 아끼게 되면, 실을 수 있는 탑재체가 늘어나고 우주선 자체의 수명도 길어진다.
앞서 한국항공우주연구원(항우연)은 달 탐사 초기 계획 당시 단순한 경로를 구상했다. 하지만 개발 과정에서 다누리의 무게가 원래 목표했던 550㎏에서 678㎏으로 늘었고, 임무 수행을 위해선 더 많은 연료가 필요해졌다. 이에 연구진은 BLT 궤적으로 계획을 변경해 연료 소모를 줄이는 방법을 선택했다. 1990년 일본의 달 탐사선 히텐과 2011년 미국의 달 탐사선 그레일이 이런 궤적을 그리며 달로 갔다.
항우연에 따르면 지구 중력권을 벗어난 다누리는 다음달 2일쯤 태양과 지구의 중력이 평형을 이루는 라그랑주 L1 지점(지구와 150만㎞ 거리)에 도착하게 된다. 무중력에 가까운 이 지점에서 다누리는 지구 쪽으로 방향을 돌린 뒤 지구의 중력 가속을 활용한 궤적 수정기동(Trajectory Correction Maneuver)을 시작한다.
L1 지점에서의 기동은 다누리 계획의 전체 성패를 좌우할 가장 중요한 이동 과정이다. 김대관 항우연 달탐사사업단장은 "9월 (L1 지점에서 수행하는) 궤적 수정기동이 가장 중요한 지점 중의 하나"라며 "그 이후에 크게 문제가 없으면 12월 16일 달까지 들어가는 코스에서 추가적인 기동을 할 수 있다"고 설명했다. 다누리는 달 임무궤도 도착 이후 약 1년간 달을 공전하며 임무를 수행할 예정이다.
과학기술정보통신부는 5일 오전에 발사된 한국의 첫 달 궤도선 ‘다누리’가 이날 오후 2시 기준으로 달 전이궤도에 성공적으로 진입한 것을 확인했다고 밝혔다.
과기정통부에 따르면 한국항공우주연구원(항우연)이 다누리 관제실에서 스페이스X사로부터 받은 분리 속력과 분리 방향 등 정보를 분석한 결과 다누리가 발사체로부터 정상적으로 분리돼 목표한 궤도에 진입한 것을 확인했다.
한국 첫 달궤도선 다누리가 한국시간으로 5일 오전 8시 8분(미국 동부시간 4일 19시 8분)께 미국 플로리다주 케이프커내버럴 우주군 기지에서 미국의 민간 우주개발업체 '스페이스X'의 '팰컨 9' 발사체에 실려 예정대로 발사됐다. 사진 스페이스X 실시간 온라인 중계 캡처
앞서 다누리는 이날 오전 8시48분께 고도 약 703㎞ 지점에서 스페이스X사의 팰콘9 발사체로부터 분리됐으며, 발사 약 92분(1시간32분) 후인 오전 9시40분께 호주 캔버라에 있는 지상국과 첫 교신에 성공했다.
현재 다누리는 탑재컴퓨터를 포함한 장치들 간 통신이 원활히 이루어지고 있으며, 각 장치의 온도도 표준범위 내에 위치하는 등 정상적으로 작동하고 있음이 확인됐다.
다누리는 약 4개월 반 동안의 항행 기간을 거쳐 12월 16일께 달 궤도에 진입하며 12월 31일 임무 궤도인 달 상공 100㎞에 안착한다.
5일 오전 8시 8분쯤(현지시간 4일 오후 7시 8분) 한국 첫 달탐사선 다누리가 미국 플로리다 케이프커내버럴 미 우주군기지에서 발사됐다. 사진 과학기술정보통신부
한영혜 기자 han.younghye@joongang.co.kr
다누리호 가는 곳마다 ‘우리의 우주’ 넓어진다
등록 :2022-08-04 19:24수정 :2022-08-05 12:34
[심채경의 랑데부]
지구 관측 인공위성의 궤도라니, 거기는 아직 지구다. 더 멀리, 적어도 달까지는 나아가야 우주 탐사선이다.
우리나라의 첫 달 탐사선 다누리가 오늘, 달까지의 먼 길을 떠난다. 지금껏 우리나라 우주개발에서 ‘우주’란 인공위성 궤도였다면, 이제는 다누리의 발걸음마다 우리의 우주가, 우리의 손길이 가닿는 공간이 넓어지는 것이다.
5일 오전 8시 8분 미국 플로리다 케이프커내버럴 미우주군기지 40번 발사장에서 다누리를 탑재한 팰컨-9 발사체가 발사됐다. 연합뉴스
심채경 | 한국천문연구원 선임연구원
미국의 한 민간 기업에서 열기구를 이용하는 우주여행 상품을 내놓았다고 한다. 열기구에 매달린 동체를 타고 위로, 위로 올라가 지구를 내려다보며 이색적인 풍광을 감상하다 오는 것으로, 수시간 동안의 짧지만 강렬한 우주여행이라고 한다. 기술은 어느 정도 확보했다지만 아직 유인 비행 시험을 마친 단계는 아닌데 벌써 예약을 받는다니, 회사도 고객도 대단한 모험을 하는 듯하다. 애초에 그런 모험도 꺼리지 않는 사람들이 우주여행에도 도전하는 것일까.
그런데 그게 무슨 도전이고 우주여행이냐고 코웃음 치는 사람도 있다. 로켓처럼 단번에 발사하는 것이 아니라 비행기를 타듯 서서히 고도를 높이고 내리는 것이므로, 로켓 발사 시의 충격을 감내하지 않아도 된다. 우주복을 입지 않아도 되고, 목표한 높이에 다다르면 창문으로 다가가 지구를 내려다보며 어슬렁거릴 수도 있다. 대단한 모험이라기에는 조금 편안해 보인달까.
무엇보다도, 이 열기구는 성층권 중간쯤에 해당하는 고도 30㎞까지 올라가는데, 그 정도 높이는 우주가 아니라는 지적이다. 올해 초 통가에서 일어난 화산 폭발로 발생한 화산재 기둥이 55㎞ 상공까지 퍼져 올라갔다는 소식이 전해졌던 걸 상기해보면, 30㎞ 고도에 오르는 여행 상품에 우주라는 단어를 붙이는 것이 과연 어색해 보인다.
우주는 어디서부터일까? 간단한 질문처럼 보일 수도 있지만, 누구에게 묻느냐에 따라 답변은 각양각색이다. 가장 흔한 답변은 고도 100㎞의 카르만 선으로, 지구 대기권과 우주 공간을 가르는 대표 높이다. 그래서 카르만 선 너머까지 다녀와야 진정한 우주여행객이라고들 한다. 카르만 선 높이의 두배인 고도 200㎞부터는 더 깊은 우주라는 뜻에서 ‘심우주’(deep space)라 이른다.
지구를 관측하는 인공위성은 그보다 훨씬 더 높은 고도에서 운용한다. 그래서인지 인공위성을 제작할 때, 거기에 실리는 기기나 외부에 설치되는 장비를 위성 본체와 구별하기 위해 본체를 일컬어 ‘우주선’이라고 부르기도 한다. 그런데 태양계 행성을 연구하는 사람 입장에서 보면, 지구 주위를 도는 인공위성은 우주선이라고 할 수 없다. 카르만 선보다 높은 궤도를 도는 인공위성들도 여전히 지구 중력에 강하게 속박되어 있다. 지구 관측 인공위성의 궤도라니, 거기는 아직 지구다. 더 멀리, 적어도 달까지는 나아가야 우주 탐사선이다. 심우주라는 단어의 문턱도 높아서, 화성 근처까지는 가야 ‘심우주’ 취급을 해준다.
달 궤도를 돌고 있는 한국의 다누리호 상상도. 한국항공우주연구원 제공
별을 연구하는 사람이 보기에는 어떨까? 그들은 태양계 전체를 한 덩어리로 취급한다. 지구도, 달도, 목성이나 해왕성도, 그저 태양이라는 하나의 별에 묻어 나오는 부수적인 존재다. 그렇다면 은하를 연구하는 사람은 태양을 비롯해 수많은 별이 있는 우리 은하수 전체를 한 덩어리로 볼 것이다.
누가 내게 “당신의 우주는 어디인가요?” 하고 묻기에, “제 우주는 모니터 속이에요” 하고 답했다. 천문학자가 별은 안 보고, 매일같이 모니터만 들여다보기 때문이다. 물론 나의 모니터 속에는 달도 있고 별도 있으니 아주 엉뚱한 대답은 아니다.
사랑에 빠진 이에게는 연인이 온 우주만큼이나 큰 의미를 갖는 것처럼 생각되는 때가 있다. 콜드플레이가 방탄소년단과 함께 부른 곡 ‘마이 유니버스’에서 사랑하는 당신이 나의 우주라고 노래하듯이. 꼭 연인 간의 사랑이 아니더라도, 어린아이에게는 부모가, 반려동물에게는 반려인이 우주 같은 존재일 것이다. 옆자리 동료가 외계인 같은 짓만 해서 괴로운 분에게는 심심한 위로를 건넨다. 누군가에게는 첫 자취방이, 천신만고 끝에 입사한 직장이 온 우주와 같이 느껴질 수도 있다. 우주에 대해 물을 때마다 새로운 우주가 탄생한다.
우리나라의 첫 달 탐사선 다누리가 달까지의 먼 길을 떠난다. 지금껏 우리나라 우주개발에서 ‘우주’란 인공위성 궤도였다면, 이제는 다누리의 발걸음마다 우리의 우주가, 우리의 손길이 가닿는 공간(space)이 넓어지는 것이다. 혹시 도중에 한발 후퇴하는 일이 생긴다고 해도, 그건 후퇴가 아니라 다른 방향의 길을 밟아나가는 것이다. 우리의 우주가 다시 쪼그라드는 것이 아니라, 우주를 또 다른 방향으로도 확장하는 것을 대견해하며 지켜볼 일이다.
다누리와 함께 우리의 지평이, 우주가 매일 조금씩 넓어지기를, 달 탐사의 기쁨과 우주 확장의 즐거움을 온통 누릴 수 있기를 바란다. 바로 오늘부터다.
‘달의 지도’ 그릴 한국 카메라…“과학계 매료시킨 다누리호”
등록 :2022-08-04 10:02수정 :2022-08-04 16:29
곽노필 기자
네이처 “한국이 개발한 편광카메라 폴캠 큰 기대” 달 탐사 추진 9개국…자체 개발 탐사선은 한국뿐
달 궤도를 돌고 있는 한국의 다누리호 상상도. 한국항공우주연구원 제공
미국과 소련 사이의 달 착륙 경쟁 60여년 만에 달 탐사 경쟁에 다시 불이 붙고 있다. 2020년 코로나 발생 이후 주춤했던 달 탐사 프로젝트가 5일로 예정된 한국 최초의 달 궤도 탐사선 다누리호 발사를 신호로 다시 활발해질 전망이다.
1960년대가 체제 우월성을 과시하기 위한 양자간 경쟁이었다면 이번엔 달 기지 건설과 우주 자원 확보라는 구체적인 목표가 추가되면서 한국을 포함한 신흥국들과 민간 기업까지 참여하는 다층, 다원적 경쟁 양상을 보이고 있다. 달에는 미래의 핵융합 원료로 주목받는 헬륨3가 적어도 100만톤 이상 있을 것으로 추정된다. 인류 전체가 200년 이상 사용할 수 있는 분량이다.
미국과 일본에선 우주기업들이 민간 달 착륙선 발사를 준비하고 있다. 사상 최초의 민간 달 착륙선이 올해 안에 탄생할 가능성이 있다. 그러나 코로나 팬데믹과 러시아-우크라이나 전쟁의 장기화, 러시아에 대한 서방국가들의 제재 등의 여파로 일부 국가의 경우 일정이 그대로 지켜질 수 있을지는 불투명하다.
현재 공식적으로 달 탐사를 추진하고 있는 나라는 한국을 포함해 미국과 중국, 러시아, 일본, 인도, 그리고 아랍에미리트와 영국, 멕시코 9개국이다. 예정대로라면 이 가운데 한국과 아랍에미리트, 영국, 멕시코가 올해 안에 새롭게 달 탐사국 반열에 올라선다. 이 가운데 자체 개발한 탐사선을 보내는 건 한국뿐이다. 나머지 나라들은 다른 나라의 우주선에 소형 탐사장비를 태워 보낸다.
달 탐사에서도 민간기업이 주역으로 참여하는 뉴스페이스 시대가 시작됐다. 위키미디어 코먼스
과학자들이 다누리호에 매료된 이유
올해의 달 탐사 계획 중 가장 거대한 프로젝트는 미국의 유인 달 착륙 프로그램 아르테미스이지만, 세계 과학자들은 한국의 다누리호에 지대한 관심을 표명하고 있다.
유명 국제 과학학술지 ‘네이처’와 ‘사이언스’는 최근 장문의 기사를 통해 다누리호에 대한 과학계의 기대를 소개했다.
‘네이처’는 ‘모두가 무척 흥분해 있다’는 제목의 기사에서 “다누리호가 과학자들을 매료시키고 있다”고 평가했다. ‘사이언스’는 노트르담대 클라이브 닐 교수의 말을 인용해 “한국의 달궤도선이 달에 관한 중요한 정보를 생산할 일련의 장비들을 가져간다”고 전했다.
12월 초 달 상공 100km 궤도에 도착하는 다누리호에는 한국이 개발한 5개의 장비와 미국항공우주국(나사)이 개발한 달 영구음영지역 관측카메라 ‘섀도캠’이 탑재돼 있다.
과학계는 이들 장비 가운데 한국천문연구원이 개발한 광시야 편광 카메라 폴캠(PolCam)에 큰 기대를 걸고 있다. ‘네이처’와 ‘사이언스’는 이 카메라에 대해 일제히 “달 관측에서 새로운 지평을 열 장비”라고 평가했다.
무게 3kg의 이 카메라는 사상 최초로 편광을 이용해 전체 달 표면 지도를 작성한다. 물체가 빛을 산란시키는 방향(편광)을 분석해 달 표면에 어떤 입자와 암석들이 어떻게 분포돼 있는지 파악할 수 있다. 예컨대 헬륨3 및 월면의 마그마 분출과 관련이 있는 티타늄의 100미터 고해상도 분포도가 가능다고 천문연구원은 설명한다. 이는 향후 달 자원 탐사 후보지와 착륙지 선정 등에 유용한 자료가 될 것으로 기대된다.
다누리호에 탑재된 6개의 장비. 한국항공우주연구원 제공
섀도캠과 자기장 측정기도 주목
존스홉킨스대 응용물리학연구소 레이첼 클리마 교수(행성지질학)는 ‘네이처’에 “달에는 동화속의 성을 연상시키는 작고 구멍 숭숭 뚫린 탑 모양의 희귀한 구조물이 있는데 편광 카메라 덕분에 이를 연구할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 이런 구조물은 중력이 강한 지구에서는 생겨날 수 없어, 그동안 연구가 어려웠다. 폴캠의 데이터를 이용해 화산재 퇴적물을 분석할 계획인 윌리엄 패런드 우주과학연구소 수석연구원(행성지질학)은 폴캠을 “신기원을 여는 장비”라고 표현했다.
산타크루즈 캘리포니아대(UCSC) 이안 개릭-베델(행성과학) 교수는 “달 표토의 질감과 입자 크기를 담은 달 표면 지도가 완성되면 달에 관한 과학적 수수께끼를 푸는 데 도움이 될 것”으로 기대했다.
다누리호에 탑재된 나사의 섀도캠도 큰 기대를 받고 있다. 달의 영구음영지역에는 달 형성 초기에 혜성 충돌 등으로 내부에서 표면으로 튀어나온 휘발성 물질이 수십억년 동안 그대로 갇혀 있을 것으로 추정된다. 섀도캠은 이 물질의 정체를 밝혀낼 수 있다.
경희대 연구진이 개발한 ‘달 자기장 측정기’(KMAG)도 주목받는 장비다. 달 표면에서는 강력한 자기장이 감지된다. 이는 달의 핵이 매우 작다는 걸 고려하면 매우 특이한 현상이다. 자기장 측정기는 이 수수께끼를 푸는 데 일조할 수 있다. 개릭-베델 교수는 “우주선의 수명이 끝날 즈음 달에서 20km 떨어진 거리까지 날아가 달 자기장을 더 잘 측정한다면 흥미로운 결과가 나올 수 있을 것”이라는 희망을 피력했다. 그러기 위해선 다누리호를 달 표면에 충돌시켜야 하지만 이는 아직 결정되지 않았다. 다누리호 발사 주체인 한국항공우주연구원은 임무 종료 6개월 전인 2023년 6월 다누리호의 활동을 어떤 식으로 마무리할지 결정할 계획이다.
미 플로리다 케네디우주센터 발사대에서 에스엘에스(SLS) 로켓에 실려 있는 아르테미스 1호 우주선. 미국항공우주국 제공
미국, 이르면 이달 말 아르테미스 1호 발사
가장 방대한 계획을 진행하고 있는 나라는 역시 미국이다.
총 투입비용 930억달러에 이르는 달 착륙 프로그램 아르테미스를 추진 중인 미국항공우주국(나사)은 이달 29일 우주선 아르테미스 1호로 첫 무인 달 궤도 비행에 나선다. 이때가 여의치 않을 경우에 대비해 9월 2일과 5일도 예비 발사일로 정해 놓았다.
나사가 새롭게 개발한 에스엘에스(SLS) 로켓에 실려 발사되는 아르테미스 1호의 임무는 마네킨을 태우고 한달여 간 달 궤도를 비행한 뒤 돌아오는 것이다. 이 무인 비행에 성공하면 내년엔 사람을 태운 아르테미스 2호로 똑같은 코스를 왕복여행한다. 이어 2025년 아르테미스 3호 비행에서 아폴로 프로그램 이후 56년만에 유인 달 착륙을 시도한다.
나사는 앞서 지난 6월 아르테미스의 중간기착지로 쓸 게이트웨이(달 궤도 정거장)의 공전궤도를 사전답사할 큐브샛 캡스톤 위성을 발사했다. 이는 2017년 수립된 아르테미스 계획이 5년만에 첫 발을 뗐음을 알리는 신호다.
미국 아스트로보틱의 달 착륙선 ‘페레그린’. 아스트로보틱 제공
영국과 멕시코는 민간 착륙선에 편승
나사는 아르테미스 성공을 위해 민간 차원의 달 탐사 프로그램(CLPS)도 지원하고 있다.
이 프로그램의 참여 기업으로 선정된 아스트로보틱이 올해 말 착륙선 페레그린을 발사할 예정이다. 페레그린은 나사 장비를 포함해 10여개의 탑재체를 싣고 달 적도 북쪽 중위도에 있는 ‘죽음의 호수’(Lacus Mortis)에 착륙한다.
탑재체 중 세 가지가 눈길을 끈다. 하나는 영국의 신생기업 스페이스빗이 개발한 4족 보행 로봇 ‘아사구모’다. 보행 로봇이 다른 천체에 가는 건 이번이 처음이다. 무게 1.5kg의 아사구모는 8일(지구 기준) 동안 10미터 이상을 이동하며 바퀴가 아닌 다리로 울퉁불퉁한 지형을 이동하는 능력을 시험하고 사진을 촬영해 지구로 전송한다. 이번 탐사는 기술 시연이다. 최종 목표는 아사구모 함대를 구성해 달의 용암 동굴을 구석구석 탐험하는 것이다.
스페이스빗은 2014년 우크라이나 출신 기업가가 설립한 회사로 이번 프로젝트가 성공할 경우 영국에 첫 달 탐사라는 기록을 선물하게 된다. 지난해 스페이스빗은 2022년 우크라이나의 첫 달 탐사 계획도 발표했으나 이후 진행 상황은 알려지지 않았다.
일본 로봇벤처기업 다이몬은 자체 개발한 초소형 달 탐사기 ‘야오키’를 보낸다. 야오키는 무게 0.6kg, 폭 15cm의 초소형으로 바퀴가 2개 달려 있다.멕시코는 페레그린에 다섯대의 소형 로봇을 태워 보낸다. ‘콜메나’라는 이름의 이 프로젝트는 60g의 소형 로봇 5대가 달에서 협업하는 시험을 할 예정이다.민간 달 탐사 프로그램의 또다른 참여기업 인튜이티브 머신스는 착륙선 노바-시(Nova-C)를 준비하고 있다. 노바-시는 달 착륙선 중 처음으로 달 남극 섀클턴 충돌구의 영구음영지역을 탐사한다. 약 1미터 깊이까지 구멍을 파 얼음을 채굴하는 게 목표다. 또 호퍼(Hopper)라는 점프 로봇이 개구리처럼 뛰어오르는 방식으로 이 지역을 답사한다. 이 회사는 노바-시 발사 시점이 올해 말에서 내년 1월로 미뤄질 것으로 예상된다고 최근 밝혔다.
아이스페이스 기술진이 달 착륙선을 조립하고 있다. 아이스페이스 제공
일본, 사상 첫 민간 착륙선 놓고 미국과 경쟁
일본에서는 정부보다 앞서 민간기업이 달 착륙의 문을 먼저 두드릴 것으로 보인다.
엑스프라이즈재단이 주최하는 민간 달 착륙선 경쟁에도 참가했던 우주기업 아이스페이스(ispace)가 올해 안에 착륙선을 달에 보낼 계획이다.
아이스페이스의 다케시 하카마다 대표는 최근 “9월까지 모든 시험을 끝내고 이르면 11월에 스페이스엑스의 팰컨9 로켓으로 착륙선 M1을 보낼 것”이라고 발표했다. 착륙 예정지는 달 북위 45와 남위 45도 사이다. 계획대로라면 아이스페이스는 미국의 아스트로보틱과 ‘사상 최초의 민간 달 착륙선’이라는 타이틀을 놓고 겨루게 됐다.
착륙선에는 2대의 로버(로봇탐사차)를 포함해 카메라, 전고체 배터리 등 다수의 탑재물이 실려 달이라는 극한 환경에서 기능이 제대로 수행되는지 시험한다.
일본의 정밀 달 착륙 실증 시험선 ‘슬림’. 작사 제공
일본우주항공연구개발기구(작사)는 2023년 3월 이전에 다네가시마우주센터에서 달 탐사선 ‘슬림’(SLIM)을 보낸다.
이 우주선은 역대 가장 정확한 정밀착륙 기술을 시연해 보일 예정이다. 목표지점으로부터 100미터 범위 안에 착륙하는 걸 목표로 한다.
높이 2.4m, 폭 2.7미터, 무게 200kg(건조중량)인 슬림은 일단 달 상공 600km에서부터 착륙 지점을 향해 3.5km 고도까지 내려간 뒤 수직하강을 시작, 3미터 상공에 이르러 엔진을 끄고 착륙을 시도한다. 탑재 장비 가운데 하나인 감람석 분광기 개발이 늦어지면서 해를 넘겨 내년에 발사가 가능할 것으로 보인다.
아랍에미리트의 달 로봇탐사차 ‘라시드’. MBRSC 제공
화성에 이어 달 탐사까지 나선 아랍에미리트
중동의 소국 아랍에미리트는 일본의 우주선에 달 탐사장비를 실어 보낸다.
일본 아이스페이스의 착륙선에 모하메드빈라시드우주센터(MBRSC)가 개발한 라시드(Rashid)라는 이름의 로봇탐사차를 탑재한다.
라시드는 무게 10kg으로, 현재 유일한 달 탐사선인 중국 창어 4호의 10분의 1에 불과하다. 작동 수명은 달의 하루 중 낮시간(지구 기준 14일)이다.
라시드란 이름은 1971년 아랍에미리트 국가 수립 당시 두바이 통치자의 이름에서 따왔다. 라시드에는 4대의 카메라를 포함한 6개의 과학장비가 탑재된다. 아랍에미리트는 2020년 화성에 탐사 궤도선 아말을 보낸 바 있다.
러시아의 루나 25호 모형. 위키미디어 코먼스
러시아·인도는 내년으로…중국은 숨고르기
러시아와 인도는 올해 예정했던 달 탐사를 일단 내년으로 미뤘다.
러시아는 오는 9월 달 남극 탐사선 루나 25호를 발사할 예정이었으나 장비 개발 일정이 지연됨에 따라 발사 시기를 내년 이후로 늦췄다. 우크라이나와의 전쟁으로 유럽우주국과의 협력이 중단된 것도 영향을 미쳤다. 유럽우주국은 루나 25호의 내비게이션 카메라 제작을 맡았었다.
러시아의 달 탐사는 1976년 루나 24호 이후 거의 반세기만에 재개되는 것이다. 루나 25호의 일정이 지연되면서 2~3년 후에 보내기로 한 루나 26호와 루나 27호도 순차적으로 뒤로 밀려날 것으로 보인다. 우크라이나 전쟁 여파로 러시아 경제가 더 불안정해질 경우 발사는 더 미뤄질 수도 있다.
인도 우주연구기구(ISRO)가 애초 올해 8월 발사할 예정이었던 무인 달 탐사선 찬드라얀 3호도 내년 1분기로 미뤄졌다. 달 남극을 탐사할 찬드라얀 3호는 착륙선과 로버로 구성된다.
인도는 앞서 2019년 궤도선과 착륙선, 로버로 구성된 찬드라얀 2호를 보냈으나 착륙 직전 달에 추락하면서 실패한 바 있다. 인도 최초의 달 탐사선 찬드라얀 1호는 2008년 달 표면 충돌 실험을 통해 달에 물이 있다는 증거를 발견했다.
중국은 당분간 달 탐사 계획이 없다. 가장 가까운 일정은 2024년 두번째 달 표본-수집 우주선 창어 6호를 보내는 것이다. 지금은 올해 말 완공이 목표인 톈궁 우주정거장 구축에 매진하고 있는 상황이다. 중국은 2019년 창어 4호로 사상 최초의 달 뒷면 착륙이라는 기록을 세운 데 이어, 2020년엔 창어 5호로 달 표본을 갖고 돌아오는 데 성공했다.
기업이 주도적으로 참여하고 효율을 중시하는 뉴스페이스 시대가 열렸다고 해서 전통적인 국가 위상과 지정학을 둘러싼 우주 경쟁이 사라진 건 아니다. 존스홉킨스대 응용물리학연구소의 달 연구원 데이비드 블루웻은 중국의 잇단 달 프로그램과 미국의 유인 달 착륙 재개를 그 사례로 들며 “다른 나라들도 달 표면에 깃발을 꽂는 식으로 달에서 자국의 색깔을 드러내고 싶어한다”고 ‘네이처’에 말했다.곽노필 선임기자nopil@hani.co.kr
한국 최초 달 탐사선 ‘다누리’, 5일 오전 8시8분 발사
등록 :2022-08-04 09:30수정 :2022-08-04 16:25
이근영 기자
미국 케이프버내럴우주기지서 팰콘9에 실려 4개월 반 우주여행 뒤 달 궤도 도착 1년 운행
우리나라 최초의 달 탐사선 ‘다누리’. 과학기술정보통신부 제공
우리나라 최초의 달 탐사선 ‘다누리’가 5일 오전 8시8분(한국시각) 미국 플로리다 케이프버내럴우주군기지에서 발사된다.
과학기술정보통신부(과기정통부)는 4일 “달 탐사선 ‘다누리’를 애초 예정대로 5일 오전 8시8분께(현지시각 4일 오후 7시8분) 미국 플로리다주 케이프커내버럴 우주군 기지에서 발사한다”고 밝혔다. 다누리는 지난달 7일 발사장으로 이송돼 약 한 달 동안의 기능점검, 연료주입, 발사체와 조립 등 사전 작업을 모두 마무리했다. 이날 현재 다누리는 스페이스엑스의 팰콘9 발사체에 탑재돼 발사대기중이다. 현재 발사의 가장 큰 변수인 당일 기상 상황은 상당히 좋은 것으로 예상되고 있다.
과기정통부는 “한국항공우주연구원(항우연)이 발사체 분리정보를 분석해 5일 오후 1~2시께(발사 5~6시간 뒤) 다누리가 목표한 달 전이궤적 진입에 성공했는지를 확인할 수 있을 것으로 예상된다”고 설명했다.
이종호 과기정통부 장관은 “미 항공우주국(NASA)이 다누리에 섀도캠을 실은 것은 우리나라를 우주탐사의 협력 파트너로 인정한다는 것을 의미한다. 앞으로 달, 화성 등 심우주 탐사에서 미국과 협력을 더욱 확대해 나가겠다”고 말했다.
다누리 발사 뒤 달 궤도선 전이궤적 및 달 궤도 진입 과정. 과학기술정보통신부 제공
달 궤도 안착까지 5개월 여정 첫 걸음
다누리는 애초 지난 3일 발사될 예정이었으나 스페이스엑스사가 팰콘9 점검 과정에 이상이 발견돼 일정을 이틀 늦췄다. 김대관 항우연 달탐사사업단장은 “팰콘9 1단은 재사용하는 부분이어서 정기 점검에서 이상 발생은 항상 일어나는 일이다. 복구 절차가 완료됐고, 현지 기준으로 지난 2일부터 8일 사이에 언제든 쏠 수 있는 조건이었기에 큰 문제는 없었다”고 설명했다.
발사는 미 케이프커내버럴 우주군 기지 안 40번 발사대에서 이뤄진다. 이곳은 2007년부터 스페이스엑스가 임대해 사용중으로, 카시니-호이겐스 토성 탐사선이 발사되기도 했다. 발사장에 이상이 생겨 옮겨야 할 경우에 대비해 아폴로 11호가 발사된 39A 발사장을 예비로 확보했다고 과기정통부는 밝혔다. 케이프커내버럴 우주군 기지는 미국 안에서 지구 적도와 가장 가까운 발사장이다. 적도에 가까울수록 지구 자전 속도를 더 잘 이용할 수 있어 연료 소모를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
스페이스엑스는 발사장에 이동해 있는 팰콘9 발사체를 이날 기립해 세운 뒤 마지막 발사 상황 점검을 한다. 5일 정시에 발사가 이뤄지면 발사 뒤 40분23초(2423초)에 달 궤도선이 분리되고 4분30초(발사 44분53호 뒤) 후에 달 전이궤도에 진입할 예정이다. 이때 위치는 지구에서 1655㎞ 떨어진 곳이다.
이때부터는 궤도선에 탑재된 컴퓨터의 자동프로그램이 작동하기 시작해 태양전지판이 펴지고, 약 6분 후(발사 51분 뒤)에는 태양을 지향하도록 궤도선의 자세를 잡은 뒤 태양전지판에서 전력을 생산하기 시작한다. 다시 약 10분 후쯤(발사 60분 뒤)에는 지구 지상국과 최초로 교신을 하게 되며 한국항공우주연구원(항우연) 지상국은 달 궤도선 점검에 들어간다. 지상국은 이후 궤도선과 통신을 하면서 4개월 반 동안 탄도 달 전이방식(BLT) 궤적을 따라 항행할 수 있도록 궤적 보정 기동을 여러 차례 해야 한다.
다누리가 비엘티 방식으로 넉달이 넘게 우주 멀리 돌아서 달에 가는 이유는 연료를 절약할 수 있기 때문이다. 다누리에 미국 항공우주국(나사)의 음영카메라(섀도캠)가 탑재돼 전체 무게가 678㎏까지 늘어나면서 달에 도착하기 위해 사용할 연료를 최소화하기 위한 방식을 채택한 것이다.
이상률 항우연 원장은 “팰콘9은 발사 성공률이 98.8%에 이를 정도의 신뢰성 있는 발사체로 다누리 발사 미션도 잘 수행할 것으로 기대한다. 다누리가 발사체에서 분리된 뒤 달 전이궤적에 진입하게 되면 그때부터 다누리의 자체 비행이 시작되는데, 우리의 기술력이 집약된 만큼 달 전이 비행도 성공할 것”이라고 말했다.
다누리에 탑재된 과학장비들. 과학기술정보통신부 제공
내년 2월부터 하루 12번씩 달 돌며 관측
다누리는 달 전이궤도를 따라 4개월 반 동안 우주여행을 한 뒤 올해 12월16일께 달 궤도에 도착할 예정이다. 이때부터 보름 동안 달 상공 100㎞에서 달 극지방을 지나는 원 궤도에 진입하는 과정을 거친 뒤 내년 1월부터 시운전 운영에 들어간다.탑재체들이 제대로 동작하는지 점검하고 각종 광학탑재체들의 영상들이 제대로 촬영되는지도 점검해 보정작업을 해야 한다. 점검이 완료되면 다누리는 내년 2월부터 12월말까지 하루 12번씩 달을 돌면서 달 관측과 다른 과학기술 임무를 수행하게 된다.
달 탐사선에는 우리나라 연구기관들이 개발한 고해상도카메라(항우연), 광시야편광카메라(한국천문연구원), 자기장측정기(경희대), 감마선분광기(한국지질자원연구원), 우주인터넷(한국전자통신연구원) 등 탑재체가 실린다. 더불어 미국 나사가 개발한 음영카메라(섀도캠)를 싣고 가 미국의 2024년 달 남극 유인 착륙 사업(아르테미스 미션)의 일환으로 착륙 후보지를 검색하게 된다.이근영 기자, 미국 케이프커네버럴/공동취재기자단kylee@hani.co.kr
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