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스페이스X 팔콘-9로 발사…심우주시대 개막
라그랑주점 찍는 '달 전이방식'…연료 절감
[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 우리나라의 심우주 탐사 시대가 막을 올렸다.
우리나라 첫 달 탐사선(KPLO) 다누리가 우주휴게소라고 알려진 라그랑주점을 찍고 무려 600만km를 날아 달로 향한다. 누리호 발사 성공 이후 우주강대국으로서 전세계의 시선이 집중되고 있다.
◆ 스페이스X 팔콘-9 타고 달 정조준 '비상'
달 탐사선 다누리가 5일 오전 8시 9분(한국시간) 미국 케이프커네버럴 우주군기지 40번 우주발사대에서 스페이스X사의 발사체 '팔콘-9'에 탑재돼 발사됐다.
40번 우주발사대에서는 카시니-호이겐스(Cassini-Huygens) 토성 탐사선이 발사된 바 있다.
총중량 678kg, 크기 2.14m x 1.82m x 2.19m인 다누리에는 ▲감마선 분광기 ▲우주인터넷탑재체 ▲영구음영지역카메라(쉐도우캠) ▲자기장측정기 ▲광시야편광카메라 ▲고해상도카메라 등이 탑재됐다.
발사 이후 4.5개월간 이동한 뒤 오는 12월께 달 궤도에 진입하게 된다. 정상적으로 달 궤도에 안착하게 되면 내년 2~12월까지 임무를 수행하게 된다.
달 상공 100km의 임무 궤도를 하루 12회 공전하며 달 관측, 과학기술 임무 수행, 안테나 통한 관측 데이터 수신 등의 임무에 나선다. 과학기술 임무는 달 착륙 후보지 탐색을 비롯해 달 과학연구(자기장, 방사선 관측 등), 우주인터넷 기술 검증 등이다.
달 탐사선의 안정적인 궤도 유지를 위한 궤도 기동을 수행하고 태양에 따른 열 조건 유지를 위한 회전 기동도 하게 된다.
우리나라의 달 탐사선 개발 계획은 2007년 11월 발표된 '우주개발사업 세부실천 로드맵'에 최초로 제시됐다. 다누리 개발 사업은 2014년 예비타당성조사를 통과해 2016~2018년 1978억2000만원을 투입, 2016년 1월에 착수됐다. 개발 과정에서 목표중량을 678kg으로 변경하고 임무궤도도 조정됐다. 사업기간도 당초 3년에서 5년으로 연장됐다.
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| 우리나라 첫 달 탐사선(KPLO) 다누리의 모습 [자료=한국항공우주연구원] 2022.08.05 biggerthanseoul@newspim.com |
이번에 다누리가 달 궤도에 도달해 정상적으로 임무를 완수하게 되면 세계적으로 7번째로 달 탐사에 성공한 국가로 기록될 것으로 기대된다.
아르테미스 약정(Artemis Accords)에 지난해 서명하면서 미국과의 달 탐사 등 다양한 협력에 나설 수 있게 됐다. 다누리에는 미국 항공우주국(NASA)의 쉐도우캠도 탑재돼 향후 달 착륙선이 내려앉을 최적의 장소를 탐색한다.
이상률 항우연 원장은 "1969년에 미국의 유인 달 탐사까지 이뤄진 마당에 우리가 뒤늦게 왜 달 탐사를 해야 하느냐는 논란도 있었으나 이를 극복하고 이번에 달 탐사선을 발사하게 된 것"이라며 "지구를 벗어난 우주 탐사를 시작하는 것으로 이를 발판으로 좀더 먼 심우주 탐사의 길을 여는 역사적인 행보가 될 것"이라고 강조했다.
◆ 150만km 떨어진 라그랑주점 돌아가는 '달 전이방식' 항행
다누리는 앞선 다른 국가들의 달 탐사선과는 다른 궤적의 비행을 한다.
탄도형 달 전이방식(BLT)이다. BLT는 다른 궤적에 비해 이동거리가 길지만 연료를 상당량 절감할 수 있는 장점이 있다. 지상에서 발사된 이후 39분 54초(지구로부터 1655km지점)에 달 탐사선이 분리된다. 44분 54초에 달 전이궤적에 진입하게 된다.
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| 우리나라 첫 달 탐사선(KPLO) 다누리는 탄도형 달 전이방식(BLT) 궤적으로 달에 도달하게 된다. [자료=한국항공우주연구원] 2022.08.05 biggerthanseoul@newspim.com |
45분께 다누리의 태양전지판이 전개된다. 발사 후 약 51분경 위성체 자세를 태양 지향 자세로 변경해 태양전지판을 통한 전력생성을 시작한다. 발사 후 약 60분께 지구 지상국과 S-Band를 이용한 최초 교신 및 달 궤도선 초기 점검에 들어간다.
24시간 뒤 고이득 안테나를 지구 지상국으로 지향하게 된다. 초기 점검을 통해 자세 결정, 궤도 결정, 고이득 안테나 전개, 각종 장치 활성화가 완료되면 정상 운용 모드로 전환된다.
발사 후 4개월 동안 BLT 궤적을 따라 항행할 수 있도록 궤적 오차 보정을 위한 궤적 보정 기동이 수차례 수행된다. 발사 이후 4.5개월이 지난 시점에 다누리는 달 궤도에 진입한다. 다만 한번에 진입하는 것이 아니다.
다누리가 달에 접근한 후 달 궤도에 포획되고 100km 고도의 원 궤도인 임무 궤도에 안착하기 위해 수차례의 달 궤도 진입 기동을 수해해야 한다.
이번 비행이 특별한 것은 바로 우주휴게소라고 불리는 라그랑주점을 통과한 궤적이기 때문이다. 라그랑주점은 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 지점이다. 지구에서 태양 방향으로 150만km 떨어진 지점이다.
과학기술정보통신부 관계자는 "다누리의 항행 궤적에 대해서는 NASA와의 협의를 통해 결정했다"며 "과정마다 변수가 많아 순탄치 않은 여정이 될 수 있으나 성공적인 달 탐사 임무를 수행할 수 있도록 만전을 기할 것"이라고 말했다.
과기부 관계자는 "우리나라 입장에서는 처음으로 달 뒷면을 탐사하게 된다"며 "심우주 탐사의 전초기지라고 할 수 있는 달의 모든 지형을 조사한다는 점에서도 중요한 의미가 있다"고 강조했다.
biggerthanseoul@newspim.com
