과거 어느 도전보다 깊은 우주로 향하는 한국의 첫 달탐사선(=달궤도선) '다누리'는 온통 검은색 보호막으로 둘러싸여 있다. 극한의 온도·다량의 전자파·우주방사선 등 심우주 환경을 견뎌내기 위해 통상 위성을 보냈을 때와 달리 외부 표면 전체에 검정 표면 다층박막 단열재를 덧씌운 것이다. 이렇게 다누리는 미국 발사장으로 이송되기 위한 최종 마무리 작업을 완료하고 의젓한 위용을 드러냈다.

과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원은 발사 목표 시점 두 달 전인 지난 3일 대전 한국항공우주연구원 본원에서 다누리의 발사 준비 현장을 언론에 공개했다.

다누리는 발사장 이송 전 마지막 우주환경 모사 시험을 완료하고, 지난 2일 발사장 이송이 가능한 지를 확인하는 선적전 검토회의를 열어 가능하다고 결론을 내렸다. 이에 따라 가로 1.82m, 세로 2.14m, 높이 2.19m 크기의 본체와 6개 탑재체로 구성돼 있는 다누리는 전용 특수 컨테이너에 실려 한국 시간으로 7월 5일 오전 10시에 항우연을 출발해 인천공항을 통해 발사장인 미국 플로리다 케이프커네버럴 미 우주기지로 이송될 예정이다.



◆직로 아닌 4배나 먼 'BLT'로 우회해 12월 16일 달 궤도에 도착



이 모든 과정이 문제없이 진행되면 다누리는 오는 8월 3일 오전 8시 20분(한국시간) 스페이스X사의 '팔콘 9' 발사체에 실려 우주로 떠난다. 재활용 로켓인 팔콘 9은 현 조건에서 15번 정도 쓸 수 있다. 다누리는 비교적 양호한 상태인 6번째 발사로켓에 실릴 예정이다. 다누리 하루 전에 발사될 예정이었던 16사이키 소행성 탐사선이 오는 9월 이후로 발사가 연기되면서, 일정에 방해받지 않을 수 있게 됐다. 순조로운 출항이 기대되는 대목이다.

다누리는 '탄도형 달 전이방식'(BLT)으로 우주여행 항로를 정했다. 달을 향해 직선거리(38만4000㎞)로 가는 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 방식을 선택한 것이다. 이는 감속을 위해 다량의 연료를 소비할 필요가 없기 때문에 궤도선 전체 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.

실제 직접 전이 방식이나 위상 전이방식 등에 비해 비행 시간이 약 80~140일로 타 전이 방식 대비 오래 걸리나 연료 소모량을 25%가량 아낄 수 있다.

달 전이 궤적에 진입한 다누리는 태양전지판, 안테나 전개 등 정상 운영을 위한 작동 및 점검을 수행하고, 약 4.5개월 동안 총 9회의 궤적 수정 기동을 수행해 계획한 궤적을 따라 달에 접근, 발사일과 무관하게 2022년 12월 16일에 달에 도착한다.

달 궤도에 도착한 다누리는 최종 임무 궤도에 안착하기 위해 5번의 궤도 진입 기동을 수행, 2022년 12월 31일 달 고도 100km 원 궤도에 진입해 1년 동안 과학 임무 탑재체 6종을 통해 임무를 수행하게 된다

김대관 항우연 달탐사사업단장은 "다누리를 언제든 발사될 수 있게끔 만발의 준비를 완료했다"면서 "8월 1일부터~9월 9일까지 어느 날에 발사하더라도 달 궤도에는 오는 12월 16일에 도착할 수 있도록 모든 시나리오를 준비해뒀다"고 말했다.



◆심우주지상안테나, 경기도 여주에 완공…다누리와 송수신



다누리의 달 전이 과정 및 달 궤도 임무 수행은 항우연 임무운영센터의 관제를 통해 이뤄진다.

임무운영센터는 다누리 관제 및 운영을 총괄 통제하는 곳으로, 다누리 초기운영 관제를 위해 지금까지 약 6개월간(2021년 12월∼2022년 5월) 60여명의 운영 인원이 참여한 가운데 총 6번, 216시간에 걸쳐 리허설을 실시하며 임무 수행을 준비해 왔다.

임무운영센터는 국내 최초로 지난해 11월 경기 여주에 준공이 완료된 심우주지상안테나(직경35m급)와 미국 항공우주국(NASA)의 심우주네트워크(DSN: Deep Space Network)와 연동돼 있으며, 명령 전송과 상태 정보 수신, 임무 계획 수립 및 궤도 결정, 기동계획 수립, 탑재체 데이터의 수신 및 배포 등을 수행한다.





◆"내년부터 1년간 달 착륙 후보지 탐색 등 달 관측 임무 수행"



달탐사선이 목표로 했던 달 궤도에 안착하면 내년 1월 약 한 달간 탑재체 초기동작 점검 및 본체 기능 시험을 진행할 예정이다. 이때 최상의 위성영상 품질을 확보하기 위해 위성영상의 오차, 왜곡 현상을 조정하는 광학탑재체(LUTI, SHC, PolCam) 검보정도 수행한다.

이후 2023년부터 2월부터 정상 운영을 시작, 그해 12월까지 매일 달을 12바퀴씩 돌며, 6개의 탑재체로 달 착륙 후보지 탐색, 달 과학연구(자기장, 방사선 관측 등), 우주인터넷 기술 검증 등의 임무를 진행한다.

6개의 탑재체는 ▲고해상도 카메라 ▲광시야 편광 카메라 ▲자기장 측정기 ▲감마선 분광기 ▲우주인터넷 ▲미국 항공우주국(NASA)의 섀도캠 등이다. 본체와 6개 탑재체를 합친 다누리의 무게는 총 678kg이다.

유일한 외산 탑재체인 섀도캠은 달 극지방을 촬영할 예정이다. 달 극지역은 생명 활동에 필수적인 얼음이 남아 있는 것으로 추정돼 유인 탐사 후보지로 꼽힌다. NASA가 오는 2025년까지 달에 다시 우주인을 보내는 미션인 '아르테미스'에서 달 유인 착륙에 적합한 후보지를 선정하기 위한 기초 자료를 확보하는 임무를 수행하는 차원이다.



◆대한민국 우주탐사 서막 오르나



다누리는 우주탐사 기반 기술을 확보하기 위해 2016년 1월부터 개발작업이 진행돼왔다. 당초 2018년 12월까지 36개월에 마무리할 수 있을 것으로 예상했으나 기간은 계속 늘어났고, 2022년 12월로 84개월짜리 사업이 됐다. 그간 투입된 예산은 2367억원에 이른다.

국내 최초 지구 밖 탐사에 나서는 다누리가 성공적으로 궤도에 안착하면 대한민국 우주탐사의 역사가 시작되는 것을 의미한다.

현재까지 달 착륙에 성공하거나 궤도선 탐사에 성공한 나라는 러시아, 미국, 중국, 일본, 유럽연합, 인도가 있다. 다누리 발사가 성공적으로 이뤄지면 7번째 달 탐사국으로 이름을 올리고 우주 무대에서 대한민국의 위상도 격상될 것으로 전망된다.

특히 글로벌 우주 개발 경쟁이 갈수록 치열해지고 있는 시점에 달 탐사에 나서는 것은 선진국과의 기술 격차를 축소하고 우주탐사 성장동력을 마련할 수 있다.

또한 전기차, 반도체 등의 핵심 소재지만 지구에 부족한 희토류나 핵융합 에너지의 원료인 헬륨3 등을 달·화성·소행성 등에서 채취하려는 시도가 각국에서 이뤄지고 있다. 마찬가지로 고부가가치 자원의 보고인 달은 이러한 글로벌 자원경쟁에 나서기 위한 첫발로 볼 수 있다.

아울러 한국과 세계 최강 우주강국 미국의 첫 우주탐사 협력이 성공적으로 이뤄진 것을 의미한다. 한국은 미국과 국제협정을 통해 한국은 미국의 섀도캠을 다누리에 탑재해주고, 대신 한국은 미국으로부터 우주인터넷, 우주항법지원(BLT) 등을 지원받았다.

이상률 항우연 원장은 "대한민국 최초의 우주탐사선 다누리의 발사 및 운영 준비에 만전을 기하고 있다"며 "다누리를 통해 우주 탐사 기반기술을 확보하고 세계 7대 우주 강국으로 도약할 수 있도록 최선을 다하겠다"고 강조했다.

뉴시스 /