달 인공위성 다누리 2012년 8월 5일 발사

대한민국 최초의 달 궤도선(달 인공위성) ‘다누리’ 발사가 2022년 8월 5일 미국에서 예정되어 있습니다. 이번 발사가 성공하려면 다누리는 지구에서 약 39만 km 떨어진 달 상공 100 km의 원궤도에 안착해야 합니다.

Pixabay에서 입수한 Istv nn Michly씨의 이미지입니다.

누리호는 국내에서 발사했는데 왜 다누리호는 미국에서 발사할까요?다누리의 발사 장소인 미국 플로리다주 케네디 우주센터의 케이프커내버럴 우주군 기지는 미국 중에서도 지구 적도에 가장 가까운 북위와 서경에 위치하고 있다고 합니다. 지구의 자전 속도를 이용해 대기권을 효율적으로 탈출해 우주로 나아가는 데 로켓 연료 소모를 최소화하기 위해서라고 합니다. 이곳은 2007년부터 미국의 스페이스X가 팰컨9 전용 발사장으로 이용하는 곳이기도 합니다.

자료출처 : 과학기술정보통신부

이번에 발사하는 다누리는 한국항공우주연구원이 개발해 발사되는 대한민국 최초의 달 궤도선으로 달 궤도를 돌아 달을 탐사하는 것을 목표로 하고 있습니다.

다누리라는 이름도 특이한데요. 다누리라는 이름이 붙기 전에는 한국형 달 궤도선 또는 시험용 달 궤도선이라고 불렀고, 이후 공모전을 통해 다누리라고 불리게 되었다고 합니다. 또 다누리는 한국형 달 탐사선 계획의 1단계 사업이기도 하다면서요?다누리에 탑재되는 주요 탑재체 총 6구

▶ LUTI(Lunar Terrain Imager) 고해상도 카메라, 한국항공우주연구원 개발 한국형 달 탐사선이 착륙할 수 있는 후보지를 촬영하는 5m급 고해상도 카메라

▶ 폴 캠(Wide-angle Polarimetric Camera) 광시야 편광 카메라, 한국천문연구원 개발 월면 입자 및 우주선의 영향을 분석하기 위해 달면 편광 영상을 촬영하는 장비

▶ KMAG(KPLOMagnetometer) 자기장측정기, 경희대학교 개발 달 표면에서 100km 상공까지의 자력을 측정하는 자력계

▶ KGRS(KPLO Gamma-Ray Spectrometer) 감마선 분광기, 한국지질자원연구원 개발 월면을 이루는 원소의 성분과 분포 양상을 분석하는 장비

▶ DTNPL(Delay Tolerant Network Payload) 우주인터넷 탑재체, 한국전자통신연구원(한양대, 루밀) 개발, 세계 최초 우주인터넷을 사용하는 탑재체 지연-내성네트워크(DTN)를 시험해 우주인터넷을 시험하는 장비

▶ SHC(Shadow Cam) 영구음영지역 카메라, NASA(애리조나 주립대학교) 개발물에 대한 증거를 찾기 위해 달 표면에서 영구적으로 그림자가 있는 지역의 반사율을 측정하는 장비

다누리의 비행 궤적이 왜 저렇게 리본처럼 멀리 돌아야 하나 싶을 정도로 독특합니다. 비행 궤적을 살펴보면 지구에서 발사하면 태양의 방향으로 비행하고 다시 달 방향으로 돌아와 리본 모양으로 비행합니다. 이것을 탄도형 달 전이 방식(BLT)이라고 합니다.

자료출처 : 한우영

이동 거리는 많이 길어졌지만 태양과 지구, 달의 인력과 중력을 계산해 연료 소모를 최소화하는 기술을 적용하기 위해서라고 합니다. 이번 다누리의 추진 엔진은 팰컨9으로 2022년 1월 31일 처음 발사된 추진체라고 합니다. 이번이 6회 재사용 시리즈 로켓이라고 합니다.

자료출처 : 한우영

연혁을 살펴보면 2019년 9월 항우연은 위상 전이 궤적을 사용하기로 결정했습니다. 임무 수행 기간에 따라 늘어난 위성 중량에 따른 연료 부족 문제를 해결하기 위해 1년에 걸쳐 100kg 원궤도에서 운용하기로 한 것을 9개월 타원궤도(장반경 300km, 단반경 100km)+3개월 원궤도(100km)로 조정한 것이라는 것입니다.

자료출처 : 한우영

국내 최초 달 탐사선 ‘다누리’ 4.5개월 여정

▶ 1단계 발사 후 40~45분 발사체와 분리, BLT(탄도형 달 전이 궤도) 진입

▶ 2단계 발사 후 45분 태양전지 패널 전개

▶ 3단계 발사 후 24시간 다누리 내 하이게인 안테나 지구지상국을 목표로 한다.

▶ 4단계 발사 후 2일~4.5개월 최대 9회 궤적 수정 기동

▶ 5단계 발사 후 4.5개월 ~ 달 궤도(달 상공 100km) 진입 자료 출처 : 항우연

NASA가 WSB(Weak Stability Boundary) 궤적을 이용해 달 궤도에 진입하는 방법을 항우연에 제안했다고 합니다. 이는 탐사선을 라그랑주점 중 L1포인트까지 보낸 뒤 약간의 추력을 이용해 달 궤도로 보내는 방법으로 연료 소모량이 적은 방법이기 때문이라는 것입니다.

무게가 늘었음에도 불구하고 항우연이 원하는 탐사기간 1년을 채울 수 있지만 개발 및 성공한 지 30년도 채 되지 않은 비교적 최신예 항법으로 우주개발에 막 뛰어든 대한민국 같은 국가에는 무리였다고 합니다.

자료출처 : 한우영

하지만 한국이 미국과 아르테미스 계획과 결합하고 NASA가 WSB 궤적에 대한 기술 지원을 하겠다고 적극 나서 항우연 측으로부터 NASA의 제안을 받아들이기로 해 최종적으로는 달 궤도 전이 방식(BLT/WSB)으로 확정됐다는 것입니다.

자료출처 : 한우영

다누리의 임무 수행 기간은 2023년 2월부터 2023년 12월까지 약 1년간이라고 합니다. 달 궤도 진입은 2022년 12월 중순으로 예상하고 임무 궤도 진입은 2022년 12월 말부터 내년 초까지 예상하고 있다는 것입니다.

자료출처 : 한우영

이전 누리호에 이어 이번에 발사하는 다누리 모두 한국의 기술력과 위상을 증명하는 기회가 되겠네요. 미래에 달 탐사를 위한 디딤돌이 되지 않을까 생각하며 성공적인 발사를 기원합니다.