한국항공우주연구원 연구원들이 다누리호를 점검하고 있다. 한국항공우주연구원 제공 

이제는 ‘달’ 탐사다. 누리호 성공에 힘입어 올 여름 우리 기술로 만든 첫 번째 달 탐사선 ‘다누리호’가 우주로 향하는 것이다. ‘달을 모두 누리라’는 뜻의 ‘다누리’는 개발 작업을 마치고 특수 컨테이너에 실려 7월 5일 미국 플로리다 주 우주군 기지로 옮겨진다. 그리고 한 달가량 후인 8월 3일 오전 8시 20분(한국시간) 우주로 발사될 예정이다. 넉 달 반 여정으로 달 궤도에 진입하면 2023년 2월부터 1년간 달 탐사 임무를 수행하게 된다.

다누리호 크기는 가로세로 약 2m다. 태양전지판을 펼치면 6m까지 늘어난다. 무게는 678㎏. 외부는 태양풍을 막는 검은색 특수 소재로 감싸여 있다. 한국항공우주연구원의 고해상도 카메라, 한국천문연구원의 광시야 편광 카메라, 경희대의 자기장 측정기, 한국지질자원연구원의 감마선 분광기, 한국전자통신연구원의 우주 인터넷 탑재체, 미국 항공우주국(NASA)의 섀도캠(음영카메라) 등 6가지 탐사기기를 탑재하고 있다.

다누리호 상상도. 한국항공우주연구원 제공 

NASA 섀도캠 싣고 간다

50여 년 전 달에 착륙한 아폴로 11호는 사흘 만에 달에 도착한 반면, 다누리호는 넉 달 반이라는 시간이 걸린다. 달에 가는 항로가 다르기 때문. 달에 가는 항로는 달까지 직진하는 직접전이궤도와 지구 궤도를 돌면서 고도를 차츰 높여 달 궤도에 진입하는 위상전이궤도, 그리고 이번에 다누리호가 택한 탄도형 달전이(Ballistic Lunar Transfer·BLT)궤도가 있다.

BLT궤도는 지구와 태양 등 천체의 끌어당기는 힘을 이용해 에너지를 최소화하는 경로다. 지구와 달 주위를 리본 모양으로 빙 돌아가기 때문에 이동 거리가 길지만, 연료는 25%가량 절약된다. 다누리호 무게는 본래 550㎏이었으나 NASA가 섀도캠을 탑재하자고 요청하면서 전체 무게가 120㎏ 이상 늘었다. 이로 인해 연료를 아끼는 BLT궤도를 택한 것이다. NASA의 섀도캠은 태양 빛이 닿지 않아 우리가 볼 수 없었던 달의 ‘영구음영지역’인 극지방을 촬영하기 위한 카메라로 일반 카메라에 비해 200배 이상 감도가 높아 빛이 닿지 않는 지역을 촬영할 수 있다.

달의 극지방은 생명 활동에 필수적인 얼음이 남아 있는 것으로 추정돼 유인 탐사 후보지로 꼽히는 곳이다. 다누리호는 섀도캠을 달까지 운반하고, NASA는 우리에게 다누리호와 교신할 수 있는 위성 데이터를 제공하게 된다. 섀도캠은 달 유인 착륙에 적합한 후보지를 탐사할 예정이다.

한국 NASA 아르테미스 프로젝트 참여

다누리호 발사가 성공하면 한국은 달에 도착한 7번째 국가가 된다. 달 궤도선을 보낸 국가는 지금까지 6개국이다. 중국은 2007년 달 궤도선을 보낸 데 이어 2013년에는 달 착륙에도 성공했다. 일본은 2007년, 인도는 2008년 달 궤도선을 발사했다.

2019년 들어서는 달에 대한 인류의 도전이 더 활발해지면서 성공과 실패가 이어졌다. 1월에는 중국 창어 4호가 달 뒷면에 인류 최초로 착륙했다. 4월에는 이스라엘의 민간 달 탐사선 베레시트가 달 궤도에 진입했지만 착륙을 시도하다 추락했다. 같은 해 9월 인도의 무인 달탐사선 찬드라얀 2호는 착륙 과정에서 교신이 끊겼다.

NASA는 아르테미스 프로젝트를 통해 2025년까지 달에 유인 우주선을 보내는 것을 목표로 하고 있다. 다누리호를 개발한 한국도 영국, 이탈리아, 일본 등과 함께 아르테미스 프로젝트에 참여하고 있다.

전 세계가 달탐사에 열을 올리는 이유는 무엇일까. 달의 엄청난 과학적 가치에 그 답이 있다. 달이 40억 년 전 지구에 생명체가 생겨난 시기 우주에서 어떤 일이 벌어졌는지를 알아내는 중요한 단서가 될 수도 있다. 달에는 공기가 없기 때문에 수년 간 모든 것이 변하지 않은 채 그대로 보존돼 있다. 마치 지질학적 타임캡슐과도 같은 것이다. 태양계에서 소행성과 혜성이 계속해서 공격해온 흔적인 분화구가 지구상에서는 바람과 물에 의한 침식으로 사라져갔다. 그러나 달에는 분화구가 보존돼 있다. 과학자들은 이 분화구를 연구함으로써 과거 태양계에서 무슨 일이 있었는지 행성들의 역사를 추론한다.

달, 지질학적 타임캡슐

달은 과학뿐 아니라 기술적·경제적 가치도 지니고 있다. 달과 우주에는 지구에 부족한 희토류나 핵융합에너지의 원료인 헬륨3, 우라늄 등이 풍부하다. 또 달의 극에서 발견된 얼음은 먼 미래에 달이 인류의 새로운 서식지가 될 경우 다양한 자원으로 활용될 가능성이 있다.

달의 풍부한 자원과 함께 지구와의 근접성은 우리가 화성에 진출하는 것을 포함해 심우주(지구와 달 사이 거리와 같거나 그것보다 먼 거리에 있는 우주 공간) 탐사에 필요한 기술의 훌륭한 시험대가 된다. 화성이나 더 먼 우주로 진출하려면 가까운 달부터 정복해야 한다는 것이다. 특히 달은 중력 장벽이 낮기 때문에 태양계 전체에 걸쳐 인간의 영역을 확장할 수 있는 기반이 될 수 있다.

주간동아 7월 1일~7월 8일자 이종림 과학전문기자 기사 정리