한국 최초의 달 탐사용 궤도선 ‘다누리’가 우주로 향하기 위한 막바지 예열에 돌입했다. 다누리가 성공적으로 임무를 수행하면 우리 독자 기술로 개발한 우주 발사체 ‘누리호’에 더해 한국은 명실상부 세계 7대 우주 강국 대열에 합류한다. 올해가 한국의 우주 강국 도약 원년이 되는 셈이다.
2일 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원 등에 따르면 다누리는 한국 시각으로 오는 5일 오전 8시 8분 미국 스페이스X의 팰콘9 발사체를 통해 하늘로 향한다. 앞서 지난 7월 5일 다누리는 항우연을 출발해 같은 달 7일 발사장인 미국 플로리다 케이프커네버럴 우주군기지로 옮겨졌다.
◇ 1년간 달 궤도 돌며 과학 임무 수행
애초 다누리는 8월 3일 우주로 향할 계획이었지만, 팰콘9 발사체에 대한 비행 전 검사계획에 따라 일정이 미뤄졌다. 다누리 연구진은 발사 직전까지 다누리의 발사대 이동을 앞두고 마무리 작업을 진행했다. 발사 예비 기간은 지난 7월 31일부터 오는 9월 9일까지다. 예비 기간 내에만 발사가 이뤄지면 기존 임무 수행 예정 기한에는 큰 영향이 없을 것이라는 게 항우연 측의 설명이다.
연구진은 ‘탄도형 달 전이방식(BLT)’ 궤적을 활용해 다누리를 우주로 보낼 예정이다. BLT는 지구, 태양, 달 등 행성의 중력 특성을 이용해 적은 에너지로 달까지 비행하는 전이 방식이다. 비행시간이 약 80～140일로 직접 전이방식, 위상 전이방식 등과 비교해 오래 걸리지만, 연료 소모량은 약 25% 절감할 수 있는 게 장점이다.
달 궤도에 도착하는 예상 시점은 오는 12월 16일이다. 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 접근한다.
달 궤도에 도착한 다누리는 최종 임무 궤도에 안착하기 위해 5번의 궤도 진입 기동을 수행한다. 오는 12월 31일 달 고도 100㎞ 원 궤도에 진입해 1년 동안 과학 임무 탑재체(6종)를 통해 임무를 수행하게 된다. 이어 내년 2월부터 12월까지 달을 본격적으로 관측한다.
다누리는 달 관측 및 달 착륙 후보지 탐색, 달 과학연구(자기장, 방사선 관측 등), 우주인터넷 기술 검증 등 임무를 수행하고 안테나를 통해 관측 데이터를 송신한다. 성공적으로 임무를 수행하면 한국은 세계 7번째 달 탐사국에 오른다. 한국이 지구 궤도를 벗어나 다른 천체로 보내는 첫 번째 우주선으로 누리호 성공에 이어 한국 우주 개발사에 쓰일 역사다. 대한민국 우주탐사의 역사가 시작되는 셈이다.
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 지난해 12월부터 올해 4월까지 약 60명의 운영 인원이 참여한 가운데 총 6번, 216시간에 걸쳐 리허설을 진행하며 담금질을 해왔다.
임무운영센터는 국내 최초로 구축한 심우주지상안테나(경기 여주, 직경35m급) 및 미국항공우주국(NASA) 심우주네트워크(DSN)와 연동돼 있다. 명령 전송과 상태 정보 수신, 임무 계획 수립 및 궤도 결정, 기동계획 수립, 탑재체 데이터의 수신 및 배포 등을 수행한다.
◇ 총사업비 2367억원, 59개 산학연 참여
다누리는 검은색 옷을 입고 우주로 향한다. 우주 항해 중 발생할 수 있는 정전기 현상을 피하기 위해서다. 정지궤도와 심우주 탐사에서는 우주 방사선 등의 강한 영향으로 정전기 충전·방전 현상에 민감하게 되며 이를 대비하기 위해서는 궤도선을 보호하는 설계가 필요하다.
이에 따라 달 주위를 도는 다누리는 검은색 옷을 입는다. 정전기로 인해 궤도선 표면에서 발생하는 전하를 궤도선 외부로 배출하기 위해서다. 보다 효과적으로 전하를 이동하기 위해서 다층으로 구성된 다층 박막 단열재의 가장 바깥층에 전기 전도성 성질이 우수한 재질인 ‘블랙 캡톤’을 활용한다. 이는 폴리이미드 재질로 고온·극저온에서 활용할 수 있다.
다누리의 무게는 총 678㎏이다. 가로 2.14m, 세로 1.82m, 높이 2.29m로, 경차와 비슷한 크기다. 국내 대기업 6개를 비롯해 중소기업 34개, 대학교 13개, 정부출연연구기관 6개 등 총 59개의 산학연이 개발에 참여했다. 앞서 지난 6월 국내 독자 기술로 개발한 우주발사체 누리호 성공에 기여했던 한화 등이 대표 기업으로 꼽힌다. 현재까지 총사업비 2367억원 가운데 36%인 약 852억원이 집행됐다.
내부에는 6개 과학 장비가 탑재된다. 항우연을 비롯해 한국천문연구원, 한국지질자원연구원, 한국전자통신연구원(ETRI), 경희대, 미국항공우주부(NASA), 애리조나주립대 등이 공동 제작한 장비들이다.