다누리, 달까지 4개월 반…나비모양으로 돌아가는 이유는?

다누리가 8월 5일 미국 플로리다주 케이프캐너배럴 공군기지에서 스페이스X사 팔콘(Falcon)-9 발사체에 탑재돼 발사됐다. 2016년 1월부터 개발사업이 시작돼 6년 5개월의 사업기간을 마치고 실제 우주로 향하게 된다. 달 궤도선은 달 상공 100㎞ 궤도에서 약 1년간 주위를 돌며 표면 지형 관측과 향후 탐사선 착륙 지점 탐색 등의 임무를 수행할 예정이다. ⓒ News1

국내 최초 한국형 달 궤도 탐사선 ‘다누리’(KPLO·Korea Pathfinder Lunar Orbiter)가 달을 향한 여정을 시작했다. 5일 오전 8시8분 미국 플로리다 케이프커내버럴 미 우주군기지에서 스페이스X의 ‘팰컨9’에 실려 발사된 다누리는 오전 9시40분께 지상과 성공적인 첫 교신을 마쳤다.

다누리가 달 궤도에 도착하는 건 약 4개월 반 후인 오는 12월 16일이다. 4일 만에 달에 착륙한 유인 우주선 ‘아폴로 11호’와 대비되는 부분이다. 달로 직행하는 대신 돌아가는 방식을 택했기 때문이다.

지구에서 달까지 가는 방식은 △직접 전이 △WSB전이 △위상 전이 △나선전이 등 크게 네 가지다. 전이별 장단점과 임무의 성격에 따라 활용하는 비행 궤도가 달라진다.

직접 전이는 속도가 장점이지만, 연료 소모가 많다는 것이 단점이다. 달에 안정적으로 진입하기 위해서는 달에 도착했을 때 속도를 줄여야 하는데, 직접 전이 방식은 속도가 빠른 만큼 감속 시 연료 소모가 크다. 연료 무게를 늘릴수록 탐사선에 싣고 갈 탑재체에 할당할 수 있는 무게가 줄어들게 된다.

5일 오전 8시 8분(한국시간) 미우주군기지 케이프커네버럴 우주군기자 40번 발사장에서 다누리를 탑재한 팰컨9 발사체가 발사되고 있다. 다누리는 4개월 반 동안 달로 가는 여정을 거쳐 연말에 달 궤도에 진입해 달 착륙 후보지 탐색, 남극 자원 탐색, 달 자기장·감마선 측정, 우주 인터넷 기술 검증을 할 예정이다. 과학기술정보통신부 제공

다누리는 적은 연료로 달까지 비행할 수 있는 달 궤도 전이 방식(WSB/BLT)을 활용한다. 지구, 태양, 달 등 행성의 중력 특성을 이용한 BLT 궤적에 진입하게 된다. 태양 방향으로 최대 156만km까지 거리를 벌린 뒤 나비 모양 궤적을 그리면서 다시 지구 쪽으로 돌아와 달에 접근하는 방식이다. 이후 다누리는 약 4개월 반에 걸쳐 달 궤도를 향해 간다.

당초 다누리는 지구 중력을 활용해 지구 주변을 돌면서 달로 진입하는 ‘위상전이’ 방식으로 비행할 예정이었다. 위상전이 방식으로 달에 도달하는 데에는 1~2개월 정도 걸린다. 그러나 550kg 목표로 기획된 다누리의 무게가 설계 과정에서 628kg(최종 678kg)으로 늘면서 연료가 부족해졌고, 임무 기한이 1년도 채우지 못하게 되면서 더 멀리 돌아가지만 연료 소모가 적은 WSB/BLT 전이 방식을 활용하게 됐다.

다누리는 12월16일 달 주변을 도는 궤도에 들어서게 되며, 같은 달 31일 목표 궤도인 달 상공 100km에 진입한 뒤 달 탐사 임무를 시작하면 성공이 확인된다.

이후 내년 1월 시험 기동을 시작해 2월부터 본 기동을 하며, 다누리는 하루 12회 달을 공전하며 달을 관측하는 임무를 수행하게 된다.

(서울=뉴스1)