50년전 4일만에 갔던 달.. '다누리'는 왜 130일간 멀리 돌아 갈까

오는 8월 3일. 국내 최초의 한국형 우주발사체 '누리호' 발사 성공에 이어 국내 최초로 달을 탐사하기 위한 달궤도선 '다누리'를 쏘아 올린다. 22일 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원에 따르면 다누리는 미국 플로리다의 케이프커내버럴 우주군 기지에서 스페이스X사의 펠콘9에 실려 달로 향한다. 지구를 출발한 다누리는 130여일간 우주를 항해하다 달 궤도에 도착한다. 이후 2023년 한해 동안 달 주위를 돌면서 주요 장비를 이용해 달 탐사 임무를 수행한다. 50여년전인 1969년 7월 미국의 아폴로11호는 4일 만에 달에 도착했다. 우리의 다누리는 왜 130여일간 돌아서 날아갈까. 결론부터 말하자면, 수개월간 날아갈 정도로 멀지 않지만 최소의 무게로 쏘아올려 연료를 최대한 절약하고 달에서 최대한 오랫동안 일하기 위해서다. 지구와 달까지의 직선거리는 평균 38만4000㎞다. 달까지 가기 위한 몇가지 항로가 있지만 대부분 많은 연료가 필요해 다누리의 무게가 늘어나게 된다. 다누리는 개발기간 도중 계획을 변경해 무게를 550㎏에서 678㎏까지 늘렸지만 이마저도 연료를 많이 실을 수 없다. 국내 연구진과 미국 NASA 연구진이 논의한 끝에 다누리의 항로를 탄도형 달 전이방식(BLT)궤도로 결정했다. 다누리는 156만km를 항해하다가 달에 도착한다. 이는 지구 저궤도 인공위성이 떠 있는 600㎞ 보다 2600배, 달과 지구간 거리의 4배 이상 먼 길이다. 먼저 다누리는 스페이스X의 팔콘9 발사체에 실려 발사 후 40분간 250㎞ 궤도에서 비행하다가 지구 중력을 벗어난다. 이후 다누리와 로켓이 분리되면서 발생한 추진력과 태양 중력의 영향으로 속도를 내면서 지구와 태양간 중력이 없어지는 라그랑주 포인트까지 날아간다. 라그랑주 포인트에서 태양과 지구 중력을 활용해 지구방향으로 비행 궤도를 수정하게 된다. 이후 다누리는 지구와 달의 중력에 이끌려 지구 쪽으로 다시 돌아오게 되고, 지구를 공전 중인 달과 만나 달 궤도에 도착하게 된다. 시간은 최대 130일 정도로 오래 걸리지만 달에 도달하는 데까지 소비되는 연료량이 적어 임무 수행을 더 오래 할 수 있다는 장점이 있다. 중력을 이용한 방식이기 때문에 자체 추진력을 이용할 때보다 제어가 훨씬 어렵고 단 1도만 틀어져도 600㎞의 오차가 발생할 정도로 한치의 오차를 용납하지 않는 항법 기술을 요구한다.

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