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한국 달 궤도선 제작도 난항인데…궤도·통신·예산 '산 넘어 산'

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한국 달 궤도선 제작도 난항인데…궤도·통신·예산 '산 넘어 산'

2020.09.27 12:00
항우연이 밝힌 난제들…난제 모두 해결보다 도착 목적에 집중하는 방법 찾아야
한국 달 궤도선이 달에 근접하고 있는 상상도. 한국항공우주연구원 제공.
한국 달 궤도선이 달에 근접하고 있는 상상도. 한국항공우주연구원 제공.

달 궤도선 발사가 우여곡절 끝에 정상 궤도에 오른 것으로 보여지지만 아직 기술적으로 넘어야 할 장벽은 많다.  궤도선 설계 과정에서도 중량 문제 뿐 아니라 일정 관리가 되지 않는 허점이 노출됐는데 여기에 궤도 투입이라고는 위성만해본 상황에서 새로운 장거리 궤도에 도전하고 이를 위해 확보하지 못한 심우주통신 기술을 미국에 의존하고 예산 문제까지 해결되지 않는 등 난제가 너무 많은 것이 아닌가 싶을 정도다.  

 

우선 미항공우주국(NASA)와의 검토가 완료된 ‘달 궤도 전이 방식(WSB, Weak Stability Boundary)’ 설계 궤도가 최종 발사일 전까지 꼼꼼이 점검해야 할 필요성이 제기된다. 한국항공우주연구원 달탐사 사업단 연구자들 등 국내에서 한번도 시도해 본적이 없다. 중력을 이용해 달에 이르는 궤적을 계산하고 이에 맞춰 궤도선을 운영하는 것은 이번이 국내 최초의 시도다. 

 

이상률 한국항공우주연구원 달탐사 사업단장은 “WSB 궤도 설계대로 달 궤도에 진입할 때 최대한 속도를 낮춰 달의 중력에 포획되도록 하는 게 중요하다”고 말했다. 

 

한국전자통신연구원(ETRI)이 개발중인 심우주통신망을 검증하는 절차도 난제다. WSB 방식으로 달 궤도선이 비행할 경우 최대 지구에서 150만km 먼 곳까지 가야 한다. 아직 국내에서는 이같은 먼 거리까지 심우주 통신을 해 본 경험이 없다. 

 

특히 올해 12월로 예정된 NASA 심우주통신망 접속 호환성 시험이 예정대로 이뤄질지 불투명하다. 미국 내 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 여파 때문이다. 이 시험은 달 탐사 사업을 통해 개발하는 ETRI의 심우주 통신망이 NASA의 심우주 통신망 규격에 적합하게 운용되는지 확인하는 시험이다. 

 

이상률 단장은 “미국은 직경 70m의 안테나를 통해 운용하는 심우주 통신망(DSN, Deep Space Network)를 보유하고 있다”며 “ETRI가 개발중인 심우주 탐사용 우주인터넷도 미국의 DSN 안테나를 쓰지 않으면 작동할 수 없기 때문에 ETRI의 우주인터넷과 미국 NASA의 DNA이 적합하게 맞물려 운용하는지 확인하는 게 중요하다”고 말했다. 

 

WSB 설계 궤도대로 한국 달 궤도선(KPLO)이 움직이기 위해서는 발사 용역 업체의 스페이스X와의 기술적 호흡이 중요하다. KPLO를 발사하는 팰컨9 엔진은 2단 엔진이 연소 종료 후에 재점화할 수 있다. 2단 엔진 연소 후 약 10분 간 관성비행을 한 뒤 목표로 한 정확한 지점에서 재점화할 수 있는 정확한 궤도 정보와 시점을 맞추는 고난도 기술이 필요하다. 

 

순차적으로 KPLO에 조립되는 탑재체의 완성도도 중요하다. 이상률 단장은 “다목적 실용위성처럼 위성의 경우에는 각 부품과 탑재체들이 모듈 타입이라 조립이 이뤄진 뒤에도 문제가 생기면 분리하고 개선할 수 있었지만 KPLO는 탑재체를 한번 장착한 뒤에는 떼어내는 작업이 쉽지 않아 탑재체의 완성도가 중요하다”고 말했다. 

 

이밖에 내년 하반기 진행될 것으로 보이는 KPLO의 우주환경시험과 직경 35m의 심우주 통신 안테나 구축과 심우주 통신 지상국 구축, KPLO와 발사체 접속의 설계점검 등 많은 과제들이 앞으로 남아 있다. 

 

 

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