대한민국 우주 탐사의 새시대를 열다, 다누리

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  달탐사선 ‘다누리’가 8월 5일(금) 8시 8분 45호 미국 플로리다주 케이프 커내버럴 우주군 기지에서 발사되었다. 다누리는 스페이스X사의 팰콘9 발사체로부터 정상적으로 분리하여, 지상국과 첫 교신에 성공하였다. 현재 다누리는 연료 소비를 최소화하기 위해 L1 라그랑주 점(태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 지점)을 지나 지구-달 중력을 이용하여 달 궤도에 접근하기 위한 궤적에 있으며, 두 차례의 궤적수정기동을 정상적으로 수행한 바 있다.

 

 

그림 1 : 다누리의 궤적 및 현재 위치 / 한국항공우주연구원 

 

 

  다누리는 국내 독자 개발한 본체와 탑재체 5종, NASA 개발 탑재체 1종으로 구성되며, 발사 후 약 4.5개월에 걸쳐 달 궤도에 도착, 12월에 임무궤도 안착 후 1년간 임무를 수행할 계획이다. 수행할 임무로는 달 표면 전체 편광 지도 제작, 달-지구 간 우주인터넷 통신 시험 등 세계 최초로 시도되는 임무를 포함해서 향후 대한민국 달 착륙 후보지 탐색, 자기장 측정, 달 자원 조사 등 여러 가지 과학 임무가 있다.

 

 

 

 

그림 2 : 다누리 주요 제원 / 한국항공우주연구원

 

 

  아래는 다누리에 탑재된 카메라로 지구와 달을 함께 촬영한 사진이다. 이는 카메라의 기능점검을 위해서 촬영된 사진이며, 우리나라 최초의 지구 중력권 밖에서 촬영된 사진이기에 더욱 의미가 있다.

 

 

그림 3 : 다누리가 촬영한 지구-달 사진 / 한국항공우주연구원

 

 

  다누리가 지구로부터 가장 멀어졌을 때 거리는 약 156만km로 아리랑 위성(약 600km)이나 천리안 위성 (약 3.6만km)보다도 훨씬 더 멀리 지구 밖을 비행하게 된다. 이처럼 먼 거리에서 다누리와 통신, 상태확인, 동작 제어 등을 위해서 심우주지상시스템(KDGS)가 개발되었다. 이는 국내 최초 심우주 통신용 지상 시스템으로 심우주지상안테나(KDSA, 경기도 여주)와 임무운영센터(KMOC, 대전)로 구성되어 있다. 심우주 지상 안테나는 더 멀리, 더 정확하게 연락을 주고받기 위해 직경이 35m로 국내에서 최대 규모를 가진다. 해당 안테나는 미국의 DSN과 협력해 다누리의 길잡이가 되어 줄 예정이며, 달에서 임무를 수행하는 동안에는 하루에 8시간 지구와의 교신을 책임지게 된다.

 

그림 3 : 심우주지상안테나 / 한국항공우주연구원

 

  다누리는 38만km떨어진 달에 가기 위해서 600만km를 비행하며 돌아가게 된다. 이를 탄도형 달 전이궤적이라 하는데, 주변 천체(태양, 지구, 달 등)들의 중력 효과를 이용해서 추진력을 얻는 방식이기에 연료를 거의 쓰지 않고 달에 갈 수 있다. 다누리는 이러한 궤적을 잘 따라가기 위해서 아홉번의 궤적 수정 기동을 할 것으로 예정되어 있는데, 설계한 궤적과의 오차가 크지 않다면 모든 기동을 한 필요는 없다. 확실시되는 기동은 1차(발사체 진입 오차 보정), 3차(지구-달 매니폴드 진입 경로 수정), 9차(달 궤도 진입 전 최종 오차 보정)가 있다. 현재는 1차 기동이 성공적으로 수행됨에 따라 계획상 2차 기동이 생략되었으며, 2차 기동(계획상 3차)또한 성공적으로 수행되었음이 확인되었다.

 

 

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원문         이상길[sanggil.lee@kaist.ac.kr]

편집         정바울[bwchung@kaist.ac.kr]