한국의 첫 달 탐사 궤도선 '다누리'(KPLO·Korea Pathfinder Lunar Orbiter)가 달로 향하는 5개월간의 여정을 5일(한국시간) 시작한다. 다누리가 이날 발사부터 올해 말 목표 궤도 안착까지 까다로운 항행 과정을 성공적으로 마무리한다면, 우리나라는 달 탐사를 하는 세계 7번째 나라로 우주 강국의 지위를 굳히게 된다.
달 탐사 궤도선을 보내는 것은 지구-달의 거리 수준 이상을 탐사하는 '심우주 탐사'의 첫걸음이기도 하다.
한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)의 성공(6월 21일)에 이어 달 탐사 궤도선 다누리호의 이번 발사가 연말에 성공으로 이어진다면, 올해가 우리나라의 '우주탐사 원년'으로 기록되리라는 기대도 나온다. ◇ 한국시간 오전 8시 8분 발사 예정 5일 과기정통부와 항우연에 따르면 다누리는 한국시간으로 이날 오전 8시 8분(미국 동부시간 4일 오후 7시 8분)께 미국 플로리다주 케이프커내버럴 우주군 기지에서 미국의 민간 우주개발업체 '스페이스X'의 '팰컨 9' 발사체에 실려 발사된다.
다누리는 이날 발사 40분 이후에 지구 표면에서 약 1천656㎞ 떨어진 지점에서 발사체와 분리되며, 그 때부터 정해진 궤적을 따라 이동하도록 계획돼 있다.
지상국과 처음 교신하는 것은 발사 1시간 이후로 예정돼 있다. 다누리는 지구에서 약 38만km 떨어진 달로 곧장 가지 않고 일단 태양 쪽의 먼 우주로 가서 최대 156만km까지 거리를 벌렸다가, 나비 모양, 혹은 '∞' 꼴의 궤적을 그리면서 다시 지구 쪽으로 돌아와서 달에 접근할 예정이다.
다누리가 이런 '탄도형 달 전이방식'(BLT·Ballistic Lunar Transfer) 궤적에 계획대로 제대로 들어갔는지 연구진이 판단하려면 발사 후 2∼3시간이 지나야 한다.
즉 오전 10∼11시께에야 어느 정도 가늠이 가능하다. 과기정통부는 연구진이 판단한 결과를 토대로 한국시간 5일 오후 2시께 언론브리핑을 열어 다누리의 궤적 진입 성공 여부를 발표할 계획이다.
다만 이것 역시 발사 후에도 목표 궤도에 안착할 때까지 거의 5개월이 걸리는 계획의 1차 관문에 불과하며, 모든 것이 순조롭게 진행되더라도 최종 성공 여부는 올해 말이 되어야 알 수 있다.
앞서 다누리는 지난달 5일 특수컨테이너에 실려 항우연을 떠나서 항공편으로 태평양을 건너 지난달 7일 우주군기지에 도착했고, 연구진들은 거의 한 달간 상태 점검, 통신 시험, 추진체 충전 등 마지막 준비 작업을 했다.
다누리를 탑재한 팰컨 9 발사체는 한국시간 4일 오전 11시 15분(미국 동부시간 3일 오후 10시 15분)께 하늘을 향해 기립했으며, 기술진은 발사를 위해 점검과 준비를 진행중이다.
◇ 궤적 진입→목표 궤도 진입까지 거의 5개월 걸려 5일 1차 관문인 발사와 궤적 진입이 성공적으로 이뤄지면, 다누리는 약 4개월 반에 걸쳐 달 궤도를 향해 항행한 뒤 12월 16일 달 주변을 도는 궤도에 들어선다.
이어 약 보름간 다섯 차례의 감속기동을 거쳐 조금씩 달에 접근한 후 올해 마지막 날인 12월 31일에 목표 궤도인 달 상공 100㎞에 진입해 임무 수행을 시작하면 비로소 '성공'이 확인된다.
다누리 발사는 한국이 달탐사선 추진계획 수립을 위해 기획연구를 한 2013년 이후 약 10년 만에 이뤄지는 것이다.
다누리 계획은 2016년부터는 '달 탐사 1단계 개발 계획'의 일환으로 국가우주위에서 의결돼 추진됐으나 설계 지연, 탐사선 중량 증가, 궤도 진입 이동 경로 변경 등으로 사업 계획이 4차례 변경되는 등 우여곡절을 겪었다.
과기부와 항우연은 작년 말부터 심우주지상안테나 개발과 미 항공우주국(NASA)과의 협력을 통한 달 전이 궤적 상세설계 완료 등 발사를 위한 준비를 차근차근 진행해 왔다.
우리 정부가 2016년부터 올해 12월까지 다누리 사업에 투자한 돈은 약 2천367억원이다.
◇ "다누리 계획 성공하면 '우주 영토 확장' 의미" 한국 최초의 인공위성인 우리별 1호가 1992년 하늘로 올라간 이후 30년 만에 우리나라는 다누리를 통해 지구를 넘어 또다른 천체를 바라보며 새로운 궁금증과 꿈을 품게 된다.
매일 밤하늘에서 빛나 우리에게 친숙하지만 뒷면은 보여주지 않고 있는 달이 가진 비밀의 일부를 밝히는 데 우리나라가 과학기술로 기여할 기회이기도 하다.
우리나라의 우주탐사가 지구 궤도를 벗어나 일종의 '우주 영토'를 갖게 된다는 의미도 있다.
안형준 과학기술정책연구원 연구위원은 "그동안 우리가 만든 물체를 지구에서 가장 멀리 보낸 것(정지궤도위성)이 3만6천㎞였는데, 달까지 거리인 38만㎞까지 우리의 영토를 확장하는 셈"이라고 말했다.
안 연구위원은 "경제나 안보 등 뚜렷한 활용 목적이 있는 위성이 아니라 과학적 목적의 탐사선을 우주로 보낸다는 것은 기초과학에 투자를 할 수 있을 정도로 국가 수준이 높아진 것이라고도 볼 수 있다"며 "한국이 인류의 지식을 확장한다는 포괄적 목적으로 우주에 나갈 수 있는 선진국에 근접했다"고 평가했다.
◇ 성공시 내년 초부터 6종 과학 장비로 달 관찰 다누리는 목표 궤도 진입에 성공하면 달의 극지방을 지나는 원궤도를 따라 돌면서 탑재한 6종의 과학장비로 달을 관찰할 예정이다.
이 중 5종의 과학장비는 국내 기술로 독자 개발한 것이다.
탑재체 중 우주인터넷 장비를 활용한 심우주 탐사용 우주 인터넷시험(DTN, Delay/Disruption Tolerant Network)이 세계 최초로 시도된다.
또, 2025년까지 달의 남극에 여성을 포함한 우주인들을 착륙시킨 뒤 무사히 지구로 귀환시키겠다는 미국의 '아르테미스'(Artemis) 계획을 위해 NASA가 개발한 과학 장비인 '섀도캠'(ShadowCam)도 다누리에 탑재돼 있다. 다누리에 달린 섀도캠은 해상도 약 1.7ｍ의 카메라를 이용해 달 남북극 지역의 영구 음영지역을 고정밀 촬영하면서 얼음 등 다양한 물질의 존재 여부를 파악할 계획이다.