2022년 발사될 한국형 달 궤도선, 직경 35m 대형 안테나 통해 통신

테크 & 사이언스

궤도 안착 위해 동작 제어
데이터통신 주고 받으며
궤도선 상태 실시간 확인

달 궤도선에는 6개 탑재체
표면 입자분석·감마선 측정

2022년 발사 예정인 한국형 달궤도선(KPLO)과 교신할 심우주 통신용 대형 안테나가 11일 경기 여주위성센터에 설치됐다. /과학기술정보통신부 제공

2022년 8월 첫 발사 예정인 달 탐사선(궤도선) 관련 지상 장비가 처음으로 모습을 드러냈다. 과학기술정보통신부는 한국항공우주연구원, SK브로드밴드와 함께 한국형 달 궤도선(KPLO) 심우주 통신을 담당하는 지상국 안테나 상량식을 11일 경기 여주위성센터에서 열었다. 중량 100t, 직경 35m의 반사판을 750t급 대형 크레인으로 들어올려 안테나에 장착했다. KPLO는 지구 주위를 인공위성이 돌듯 달 주위를 도는 ‘달의 인공위성’을 말한다. 인간이 탑승한 달 착륙선을 보내기 위한 사전 작업이기도 하다.

지구와 달의 거리는 약 38만4400㎞다. 이렇게 먼 거리(심우주) 간 통신은 신호 감도가 떨어져 대형 안테나를 설치해야 하는데, 이런 장비를 갖춘 곳을 심우주 지상국이라고 한다. 심우주 지상국은 달 궤도선이 발사 직후 궤도에 제대로 안착해 임무 고도를 유지할 수 있게 동작을 제어한다. 이후에는 데이터 통신을 주고받으면서 달 궤도선의 상태를 실시간 확인하고 우주탐사 임무를 수행한다.

달 궤도선엔 고해상도 카메라·광시야 편광카메라, 감마선 분광기, 우주인터넷 탑재체, 섀도캠 등 6개 탑재체가 들어간다. 고해상도 카메라는 달 표면 지역을 촬영해 추후 ‘달 착륙선’이 안착할 장소를 물색하는 역할을 맡는다. 천문연구원이 개발 중인 광시야 편광카메라는 달 표면 입자 분석, 지질자원연구원의 감마선 분광기는 표면 감마선 측정을 담당한다. 지구에 없는 희귀 자원을 발굴하기 위해서다.

한국전자통신연구원(ETRI)이 개발하고 있는 우주인터넷 탑재체는 심우주 환경에서 인터넷(DTN)이 제대로 가동될지 시험한다. 섀도캠은 미국 항공우주국(NASA)이 지원하고 있다. 달 극지방의 영구 음영지역 영상을 촬영하는 용도다. NASA가 진행 중인 2024년 달 남극 착륙 프로젝트(아르테미스) 일환이다.

궤도 진입 방식과 형태를 두고 우여곡절이 많았다. 2017년엔 지구 근처를 타원 모양으로 돌다 서서히 달 궤도로 진입하는 ‘위상궤도 전이방식(루프 트랜스퍼)’을 택했다. 당초 중량은 550㎏, 궤도 반경은 장·단반경 100㎞ 원궤도, 임무 수행기간은 1년이었다.

그러나 해당 중량으로 260L짜리 연료탱크와 6개 탑재체를 싣고 원궤도를 1년간 유지하는 게 기술적으로 어렵다는 의견이 나왔다. 결국 지난해 중량을 678㎏으로 높였다. 또 9개월은 타원궤도(장반경 300㎞·단반경 100㎞), 나머지 3개월은 원궤도(장·단반경 100㎞)에서 운영하기로 바꿨다. 원궤도 유지가 타원궤도보다 더 어렵기 때문이다.

하지만 이 궤도가 적절치 않다는 NASA 자문 결과가 나오자 올 들어 계획이 또 바뀌었다. 위상궤도 전이 방식보다 ‘BLT 전이궤도’ 방식이 타당하다는 의견이 제기됐다. BLT 방식은 지구-달-태양 간 중력을 최대한 이용해 최소한의 연료를 쓰면서 비행하는 방식을 말한다. 위상궤도 전이 방식보다 훨씬 먼 거리를 돌아가지만, 연료 소모량은 더 적다.

KPLO는 2022년 8월 미 플로리다주 케이프커내배럴 공군기지에서 스페이스X의 ‘팰컨9’ 로켓에 실려 우주로 떠날 예정이다.

이날 상량식이 열린 여주위성센터는 SK브로드밴드가 해외 방송프로그램을 위성으로 받아 인터넷TV(IPTV) 서비스로 활용하기 위해 2017년 문을 연 곳이다. 11m급 위성 안테나 1기, 6.4m급 위성 안테나 4기를 갖췄다. 앞으로 심우주 탐사 전진기지 역할도 맡게 됐다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com