달 탐사 '위성' 아니고 '궤도선(船)'인 이유[과학을 읽다]

한국형 달 탐사 궤도선 Q&A

[아시아경제 김봉수 기자] 문재인 대통령이 지난달 25일 한국의 첫 우주 탐사 계획인 달 탐사 궤도선 발사 계획을 공개하면서 국민의 관심이 쏠리고 있다. 내년 8월 발사에 성공하면 한국은 미국, 중국, 러시아, 일본, 유럽연합(EU) 등 우주 강국들과 어깨를 나란히 하게 된다. 달 탐사 궤도선에 대해 국민이 궁금해 하는 사항을 정리했다.

Q. 위성 아니고 선(船)인 이유

△내년 발사될 예정인 달 탐사 궤도선의 정식 명칭은 ‘한국형 달 궤도선(KPLO·Korean Pathfinder Lunar Orbit)’이다. 보통의 ‘위성’과는 임무와 성능, 시스템에 차이가 있기 때문이다. 위성의 경우 소규모 추진력을 가진 모듈이 장착되며 연료 탑재량도 적다. 달 탐사 궤도선은 지구에서 출발해 달까지 항해해야 하는 데다 궤도 진입을 위해 강한 힘을 가진 추진 모듈에 연료도 많이 탑재된다. 한국항공우주연구원 달탐사사업단 김은혁 박사는 "지구를 도는 것에는 위성이라는 이름이 붙지만 달 탐사 궤도선은 지구에서 출발해 달로 가기 때문에 목적과 성능이 다르다"고 설명했다.

Q. 달 궤도 어떻게 진입하나

△KPLO는 이번 탐사선의 달 궤도 진입을 위해 ‘WBS(Weak Stability Boundary) 방식’을 택했다. 지구에서 태양을 향해 발사된 궤도선이 직진하다가 선회한 후 지구를 돌고 있는 달에 공전 속도와 비슷한 속도로 접근, 처음엔 타원형으로 돌다가 점점 원형 궤도를 돌면서 안착하기 때문에 연료 소모량을 극단적으로 절약할 수 있다.

반면 궤도선은 지구와 달 간 거리(약 38만㎞)의 4배에 가까운 약 150만㎞를 항해해야 하며 4개월이 소요된다. 지구와의 거리가 멀어져 통신 두절 위험이 있고 정밀한 설계가 필요하다.

2011년 미국 항공우주국(NASA)이 달 궤도 위성 2기 발사를 위해 처음 사용해 성공시켰다. 한국 연구진은 궤도선의 무게가 계획보다 128㎏ 초과한 678㎏이나 돼 연료 부족으로 예정됐던 운영 기한(1년)·궤도(정원)를 지키지 못할 위기에 처하자 NASA와의 협의 끝에 지난해 초 이 방식을 채택했다. 김 박사는 "WBS 방식이 그동안 잘 사용되지 않은 이유는 시간이 많이 걸렸기 때문"이라며 "우주 탐사는 언제든지 실패할 수 있지만 WBS 방식이냐 아니면 다른 방식이냐가 성패를 가르지 않으며 목적과 환경에 따라 취사 선택하면 된다"고 말했다.

Q. 주요 임무는

△달 탐사 궤도선은 세계 최초로 광시야편광카메라를 통해 달 표면 영상을 정밀 촬영하고 티타늄 지도를 제작한다. 자기장 측정기를 통해 달의 미세한 자기장을 측정해 달 표면에 자기 이상 지역을 연구하며 감마선 분광기를 통해 헬륨-3, 물·산소, 건설 자원 등을 탐색한다. 우주 인터넷 검증기로 지구와 달 궤도선 간 우주 인터넷 통신 기술을 검증한다. 특히 NASA가 제작한 음영카메라(ShadowCam)를 통해 달 극지방을 촬영, 2024년 예정된 인류의 두 번째 달 착륙 프로젝트(아르테미스·artemis)의 척후병 역할을 수행한다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr