다누리, 달 궤도 진입 성공…한국 세계 7번째 달 탐사국

한국이 세계 7번째 달 탐사국이 됐다.

과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원은 27일 다누리가 달 궤도 진입을 성공했다고 밝혔다.

전날 오전 11시 6분 마지막(세번째) 임무궤도 진입기동을 수행한 결과, 다누리는 목표한 달 임무궤도(달 상공 100km±30km)에 진입했다. 약 2시간 주기로 달을 공전하고 있다.

달 임무궤도 진입기동은 다누리를 달 임무궤도에 안착시키기 위해 궤도선의 추력기를 사용하여 속도를 줄이는 기동이다.

당초 항우연은 다누리의 임무궤도 진입기동을 총 5회 수행하는 것으로 계획했다. 그러나 17일 1차 진입기동을 통해 다누리의 비행 데이터를 성공적으로 확보하고, 기동운영 안정성을 확인했다.

이에 항우연은 남은 4회 기동을 2회로 단축했다. 다누리의 달 궤도 진입도 당초 계획보다 이틀 앞당겨진 27일 확인됐다.

3차 진입기동 만에 성공

달은 총알과 비슷한 초속 1㎞로 공전한다. 한국 첫 달 궤도선 다누리는 이보다 빠른 초속 2.08㎞로 날아간다. 다누리의 궤도 계산식에서 소수점 9번째 이하 자리의 미세한 오류라도 있으면 다누리는 달의 중력에 포획되지 않고 스쳐 지나가 ‘우주 미아’가 돼 버린다. 다누리는 17일부터 28일까지 총 5차에 걸친 임무궤도 진입기동을 수행하며 추력기를 이용해 속력을 줄이고 타원형의 궤도를 점차 원형으로 좁혀나갈 예정이었다.

진입기동은 다누리가 달 중력에 안정적으로 포획돼 달을 지나치지 않도록 하는 가장 중요한 기동이다. 17일 새벽 2시 45분 ‘1차 진입기동’ 과정에서 다누리는 추력기를 13분간 작동해 속력을 시속 8000㎞에서 시속 7500㎞로 줄였다. 1차 진입기동 결과 다누리는 달 표면 기준 근지점 109㎞, 원지점 8920㎞을 공전주기 12.3시간으로 돌기 시작했다.

1차 진입기동은 예상보다 성공적이었다. 남은 4회의 기동을 2회로 단축하는 것으로 계획을 변경했다. 항우연은 21일 새벽 5시 10분 ‘2차 진입기동’과 26일 오전 11시 6분 ‘3차 진입기동’을 실시했다. 그 결과 다누리는 달 임무궤도에 완전히 진입해 공전주기 약 2시간으로 달을 공전하기 시작했다.

초고난이도 BLT 궤적 그려

다누리는 8월 5일 오전 8시8분(한국시간) 스페이스X의 로켓 팰컨9에 실려 우주로 향했다. 발사 92분 뒤인 오전 9시40분께 호주 캔버라에 있는 미국 항공우주국(NASA) 지상국과 첫 교신에 성공했다.

발사 이후 달로 향하는 이동은 온전히 한국의 기술력으로 해냈다. 다누리는 8월 7일 오전 10시 1차 궤적수정기동을 통해 ‘지구-달 전이(BLT)’ 궤도에 올라탔다. BLT는 지구에서 달까지 이동하는 방식 중 시간은 오래 걸리지만연비 효율이 좋은 가장 고난도 기술이다. 과거 달 탐사선 중 1990년 일본의 ‘히텐’과 2011년 미국의 ‘그레일’이 이런 궤적을 그리며 달로 갔다.

다누리는 태양 방면으로 향하며 지구와 태양의 중력이 균형을 이루는 지점(라그랑주 포인트)까지 이동했다. 이후 9월 2일 초속 0.17㎞ 속도에서 추력기를 작동해 지구 방면으로 방향을 전환했다. 9월 27일 지구에서 가장 멀리 떨어진 155만㎞ 지점에 도달한 다누리는 지구와 달의 공전사진을 촬영해 항우연으로 보내왔다.

10월 28일에는 방탄소년단(BTS)의 ‘다이너마이트’ 뮤직비디오를 지구로 보냈다. 총 3분43초 분량 약11.19MB 크기의 뮤직비디오를 2800여 개로 분할해 전송했다. 또 다누리는 “기다려라 달님. 나는 잘 가고 있다” 등의 메시지를 지구와 주고 받는 것에도 성공했다. 수시로 통신이 끊어지는 우주 환경에서 데이터 송·수신에 성공했다는 점에서 의미가 크다.

1년간 달 탐사 임무 수행

총 594만㎞,145일의 항해 끝에 달 임무궤도에 들어선 다누리는 내년 1월 한 달간 본체와 탑재체를 점검하는 예열 작업에 들어간다. 다누리에 들어간 탑재체는 총 6개다. NASA가 개발한 달 영구음영지역 촬영용 카메라 섀도캠 1개를 제외한 고해상도 카메라 등 나머지 5개는 국내 기업 40곳과 대학 13곳 등 산·학·연 59곳이 만들었다.

내년 2월부터 12월까지 다누리는 달을 공전하며 임무를 수행한다. 고해상도 카메라는 최대해상도 2.5ｍ로 관측폭 10㎞ 이상의 달 표면 관측 영상을 찍는다. 고해상도 카메라로 얻은 달표면 정보를 활용해 달 착륙선 후보지를 탐색할 계획이다. 광시야편광카메라는 달 전역에 대한 다파장 편광영상과 티타늄 지도를 작성한다. 티타늄 관찰을 통해 달의 우주자원 분포를 파악한다.

다누리 본체는 지난 6월 발사된 누리호 주역 기업들이 개발을 주도했다. 한화가 추진시스템을 개발하고 한국항공우주산업(KAI)이 구조체 시험 제작, 조립시험 등을 지원했다. 탑재체 개발엔 데크항공, 그린광학, 미래기술, 센서피아 등 중소기업들이 참여했다. 이후 수명을 다한 다누리는 달에 충돌해 달 착륙선 궤도를 시뮬레이션하거나 달 공전궤도에 영구동결 될 예정이다.

김진원/이해성 기자