한국의 첫 달 궤도선 ‘다누리’가 스페이스X의 우주발사체 ‘팰컨9’ 로켓에 실려 5일 오전 미국 플로리다 주 우주군 기지에서 발사되고 있다. 스페이스X 제공

다누리가 발사장으로 보내지기 전 최종 점검을 받고 있다. 한국항공우주연구원 제공

‘달을 남김없이 누비고 오라!’

이 같은 임무를 받은 한국형 달 탐사선 ‘다누리’가 5일 오전(한국시간) 미국 플로리다 주 케이프커내버럴 우주군 기지에서 민간우주기업인 스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려 성공적으로 발사됐다. 한국항공우주연구원에 따르면 5일 오후 2시를 기준으로 다누리가 달을 향한 정상적 궤도에 진입한 것이 확인됐다.

다누리는 한국항공우주연구원 같은 정부 출연 연구기관과 국내 대학팀이 만든 독자적 달 탐사선이다. 가로 1.82m, 세로 2.14m, 높이 2.19m이며 무게는 678㎏에 달한다. 달을 탐사하는 데 필요한 6종의 탑재체를 싣고 달을 향해 날아가고 있다.

다누리는 달로 직행(다른 곳에 들르지 않고 바로 감)하지 않고 약 4개월에 걸쳐 날아간다. 다누리는 왜 천천히 가는 걸까. 또 다누리에 실린 탑재체들은 어떤 임무를 맡았을까.

최대 9번 고비 넘겨야 달 궤도 도착

다누리가 달 궤도를 도는 모습을 그린 상상도

다누리가 궤적을 바꾸며 달 궤도로 진입하는 과정을 그린 그림. 과학기술정보통신부 제공

다누리는 달 표면에 착륙하지 않고 달의 하늘에서 위성처럼 궤도를 도는 ‘궤도선’이다. 달의 표면에서 100㎞ 떨어진 상공(높은 하늘)에서 하루에 12바퀴를 돌며 달을 관찰하는 역할을 수행하게 된다.

달은 지구로부터 약 38만㎞ 떨어져 있다. 다누리의 평균 속도인 초속 약 10㎞로 내달리면 며칠 내로 도착할 수 있을 것 같지만, 다누리는 지구로부터 156만㎞ 떨어진 우주까지 나갔다가 되돌아오면서 달의 궤도로 진입하는 방식을 택했다. 총 비행거리는 595만㎞로 달과 지구 사이 거리의 15배가 넘는다. 비행시간이 135일이나 걸리는 이유다.

다누리의 이 같은 비행방식을 ‘탄도형 달 전이(BLT)’라고 한다. 다누리가 그리는 궤적(물체가 움직이면서 남긴 자국)이 마치 총알의 앞부분을 닮았기 때문에 이 같은 이름이 붙었다. 태양과 달, 지구의 중력(천체의 중심을 향하는 힘)을 이용해 최소한의 연료를 사용하면서 다누리를 달의 궤도까지 보낼 수 있다는 장점이 있다.

강성주 국립과천과학관 천문우주팀 연구사는 “다누리가 최종적으로 달 궤도에 무사히 진입하기 위해서는 몇 차례의 고비를 넘겨야 한다”며 “비행 도중 최대 9번 궤적을 변경하게 되는데, 궤적을 바꿀 때마다 정밀한 제어가 필요하다”고 설명했다. 다누리가 달 궤도에 정확히 안착했는지 12월 중순이 되어야 알 수 있다.

다누리에 실린 6개 탑재체의 역할은?

다누리에 탑재된 6개의 기계를 나타낸 그림

다누리에 실린 광시야편광(특정 방향으로만 진동하여 나아가는 빛)카메라인 ‘폴캠’은 세계의 주목을 받고 있다. 세계적 과학 학술지인 ‘네이처’는 지난해 말 다누리의 발사를 올해 주목해야 할 과학 이슈 7가지 가운데 하나로 꼽았는데, 다누리가 세계 최초로 편광카메라를 실은 달 탐사선이기 때문이다. 한국천문연구원이 개발한 폴캠은 편광을 활용해 달의 지형과 표면에 있는 자원을 확인한다. 강 연구사는 “폴캠을 이용하면 태양빛의 반사 때문에 잘 보이지 않던 달의 모습을 자세히 관측할 수 있을 것”이라고 말했다.

미국 항공우주국(NASA·나사)의 요청으로 다누리에 탑재된 ‘섀도캠’은 태양빛이 닿지 않아 항상 어두운 달의 극지방을 촬영한다. 극지방에는 얼음의 형태로 물이 존재하는 것으로 추정되기 때문에 NASA의 주요 탐사 대상이다. 다누리에는 방탄소년단(BTS)의 대표곡인 ‘다이너마이트(Dynamite)’ 뮤직비디오 파일도 실려 있다. 한국전자통신연구원이 개발한 ‘우주인터넷탑재체’의 기능을 실험하기 위해서다. 우주에서 지구에 있는 지상국으로 뮤직비디오 파일을 전송하는 것이 가능할지 관심이 쏠린다.

이밖에도 다누리에는 △감마선분광기(한국지질자원연구원 개발) △자기장측정기(경희대 개발) △고해상도카메라(한국항공우주연구원 개발)가 실렸다. 다누리는 2023년 1월부터 6개의 탑재체를 활용해 1년간 달을 관측하는 임무를 수행한다. 궁극적 목표는 2030년 발사될 예정인 한국형 달 착륙선이 내려앉기에 적절한 후보지를 탐색하는 것이다.