미국, 유럽, 중국, 일본, 인도 등 우주 선진국들은 발전된 우주기술을 토대로 우주개발 영역을 달과 화성으로 넓히고 있으며, 우주탐사를 통해서 진보된 우주기술을 확보하고 있습니다. 우주 선진국들은 달 탐사를 통해서 달까지의 비행 및 제어, 달 궤도 진입과 착륙, 샘플 채취, 지구 귀환, 달 탐사 로버, 원자력전지원자력 전지,우주인터넷 등 첨단 우주기술을 개발하고 우주산업화 촉진하기 위하여 연구를 진행하고 있습니다. 달은 헬륨3, 우라늄, 희토류 등 희귀 자원이 존재하는 것으로 밝혀졌으며 심우주 탐사를 위한 중간 기착지로의 활용 가능성으로 인해 주목받고 있습니다. 현재까지 무인 달착륙에 성공한 국가는 미국, (구)소련, 중국 뿐이며중국뿐이며,달 궤도선 탐사에 성공한 국가는 미국과 (구)소련, 일본, 유럽, 중국, 인도 6개국입니다.
우리나라는 2022년까지 시험용 달 궤도선을 발사한 후, 2030년까지 달 착륙 탐사를 추진하려고 계획하고 있습니다. 한국항공우주연구원은 올해 8월 우리나라의 첫 무인 달 탐사선인 시험용 달 궤도선(KPLO, Korea Pathfinder Lunar Obiter)을 발사할 예정입니다.
이번 시험용 달 궤도선(KPLO)에는 우리나라 연구기관들이 개발한 고해상도카메라(항우연), 광시야편광카메라(천문연), 자기장측정기(경희대), 감마선분광기(지자연), 우주인터넷(전자통신연구원) 등의 탑재체와 미국 NASA가 개발한 음영카메라(섀도캠)가 실리게 됩니다.
6기의 탑재체 중 고해상도카메라 루티는 궤도선에서 달 착륙 후보 지역을 관측하는 것이 주요 임무이며, 광시야편광카메라 폴캠은 달 표면 입자 및 우주선의 영향을 분석하기 위해 달 표면 편광영상 촬영을 하고, 다파장 편광 및 티타늄 지도를 작성하는 것을 목적으로 하고 있습니다. 또한 달의 생성 원인 및 과정을 연구하기 위해 달 주변의 자기장 세기를 측정할 달 자기장 측정기(KMAG), 달 표면을 이루는 원소의 성분과 분포 양상을 알 수 있는 감마선분광기(KGRS), 우주인터넷 탑재제(DTN)가 탑재됩니다. DTN의 메시지 전송과 파일 전송, 영상스트리밍 등을 시험하기 위해 BTS의 ‘다이너마이트’, 에트리의 사계절 풍경 사진 등이 담길 예정입니다. 또한 NASA의 섀도캠은 달 표면에서 태양빛이 닿지 않는 영구음영지역을 지도로 나타내어 유인 달 탐사 미션인 ‘아르테미스’를 위한 착륙 후보지를 찾는 것을 목적으로 합니다.
달에 가는 방법으로는 직접 전이 궤도, 위상전이 궤도, 비엘티(BLT, Ballastic Lunar Transfer) 궤도 등이 있습니다.
직접 전이 궤도는 직선으로 가는 방법입니다. 운행 거리가 짧아 시간이 절약되는 반면 달에 도착했을 때 속도를 줄이는 역추진에 많은 연료가 소모돼 궤도선을 운용할 시간이 짧아집니다. 위상전이 궤도는 지구궤도를 돌면서 고도를 차츰 높여 달 궤도에 진입하는 방식입니다. 시간이 상대적으로 오래 걸리고 고도를 높이는 데 연료가 많이 들지만 궤도를 도는 동안 정밀도를 높이고 탑재한 장비들을 점검하고 활용할 시간을 확보할 수 있어 많은 국가에서 첫 달 탐사에 이용하는 방법입니다.
우리나라도 처음에는 위상전이 궤도로 달 궤도선을 보낼 계획이었으나 미국 NASA의 섀도캠을 탑재하게 되면서 전체 무게가 550㎏에서 678㎏으로 증가하여 당초 계획에서 BLT 궤도 방식으로 바꾸게 되었습니다. BLT 궤도는 태양, 지구 등 주변 천체의 중력을 활용하는 방식으로, 스윙바이를 이용해 연료 사용을 최소화할 수 있습니다. 이 방법은 연료를 적게 쓸 수 있지만 먼 거리를 여행해야 하여 시간이 오래 걸립니다. 우리나라 시험용 달 궤도선(KPLO)은 태양 중력을 활용하기 위해 태양과 지구 중력의 균형점(라그랑주 점)까지 돌아 4달 반 후인 12월 16일에 달 궤도에 진입할 예정입니다.
시험용 달 궤도선(KPLO)은 이후에 달 주위를 타원형으로 돌다가 보름이 지난12월 31일에 고도 100 ㎞ 원궤도에 안착하게 됩니다. 시험용 달 궤도선(KPLO)은 내년 12월 말까지 하루(24시간) 12바퀴를 돌면서 임무를 수행하고, 연료가 바닥나면 달 표면으로 떨어지게 됩니다.
시험용 달 궤도선(KPLO)은 아직 개발 모델명으로 불리고 있지만, 4월 말 국민 공모에서 선정된 정식 명칭이 발표될 것이라고 합니다. 이후 시험용 달 궤도선(KPLO)은 5월 말까지 모든 준비를 마치고 7월 초 인천공항에서 화물용 비행기에 실려 미국 플로리다주 케이프커내버럴 우주군 기지로 이동하며, 이후 한 달간 기능 점검을 한 후에 8월 1일(한국 시간) 오전 8시 33분 미국 스페이스X의 팰컨9에 실려 달로 향할 예정입니다.
참고자료
동아사이언스 고재원 기자, <안테나 뻗고 우주 환경 테스트… 한국형 달 궤도선 8월 발사 ‘이상無’>, https://www.donga.com/news/It/article/all/20220401/112640576/1
연합뉴스 오수진 기자, <편광카메라·초경량 감마선 분광기…달 비밀 찾아낼 국산 탑재체>, https://n.news.naver.com/article/001/0013103524
중앙일보 최준호 기자, <이게 국내 첫 달궤도선이라고? 678㎏ 검정 직육면체의 정체>, https://www.joongang.co.kr/article/25048038#home
한국항공우주연구원, <첫 발 내딛는 한국 달 탐사>, https://www.kari.re.kr/kor/sub03_07_01.do
한겨레 이근영 기자, <한국 첫 달 탐사선, BTS ‘다이너마이트’ 싣고 간다>, https://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/1038232.html#cb
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