본문 바로가기

달탐사/우주탐사

    • 2022년 한국도 달에 궤도선을 보내 달탐사를 할 계획이다. 우리나라의 달탐사선은 달에 어떤 경로로 날아가게 될까? 일단 달로 가는 다양한 방법들에 대해 알아보고 한국형 달탐사선이 어떤 경로로 날아갈지 살펴보자.


      호만전이궤도

      호만전이궤도는 서로 다른 두 원궤도를 이동할 때 쓰는 타원궤도이다. 달 탐사선이 처음에는 A의 지구저궤도로 발사되었다가 1번지점에서 가속하여 B의 정지전이궤도로 들어간 다음 2번 지점에서 한 번 더 가속하여 C의 달 궤도로 진입한다. 즉, 정지전이궤도는 최초궤도와 목표가 되는 궤도의 다리 역할을 한다.

    호만전이궤도
    • 직접전이궤도 

      직접전이궤도는 달에 갈 수 있는 가장 짧은 궤도이다. 지구에서 달까지 약 4~6일 정도가 소요되는데, 1969년 아폴로 11호와 1997년 미국의 루나 프로스펙터, 2008년 달궤도탐사선(LRO)이 직접전이궤도를 활용했다. 자동차든 비행기든 무엇이든 초고속일수록 기술력이 높아야 하는 것은 당연한데 달 탐사선도 마찬가지입니다. 달 탐사선이 단 한 번에 고도 38만km 궤도에 진입해야 하는 만큼 직접전이궤도를 타기 위해서는 탐사선을 정확한 궤도에 올릴 수 있는 정밀한 발사체 기술과 충분한 탐사선 운영 경험이 필수다. 또한 달을 향해 거의 직선으로 발사되기 때문에 달 근처에 도달한 탐사선의 속도가 달의 속도보다 빨라 달 궤도에 진입하기 위해서는 브레이크를 밟듯 속도를 줄이는 역추진을 해야하는 데 이 때 많은 연료가 소모된다. ​

    직접 전이 궤도
    • 위상전이궤도 

      위상전이궤도는 지구를 여러 번 회전한 후 달에 가는 방법이다. 달에 가기 전 고도를 단계적으로 높여가며 지구 궤도를 여러 번 돌면 그 동안 달 궤도선 발생하는 오류를 수정하거나 달 궤도에서 활용한 장비를 미리 시험해 보는 시간을 벌 수 있다. 단계적으로 달에 접근하는 만큼 기술적 난이도가 비교적 낮아 달 탐사에 처음 도전하는 경우 많이 활용되는 궤도이다. 2007년 중국의 창어 1호와 일본의 셀레네, 2008년 인도의 찬드라얀1호, 2호가 위상전이궤적으로 달에 갔다. 하지만 앞서 말했든 단계적으로 고도를 높이는 만큼 시간이 소요되어 달 궤도에 진입하기까지 약 한 달이 걸린다. 또한 발사체가 투입한 고도가 약 32만km로 달 궤도인 38만km로 진입하기 위해서는 달 궤도선 자체의 연료를 활용해서 고도를 높여야 한다. 그래서 소모되는 연료량이 직접전이궤도의 궤도선보다 다소 증가한다.​ 

    위상전이궤도
    • BLT 궤도
      BLT 궤도는 달 궤도선이 태양, 지구 등 주변 천체의 중력을 활용하는 스윙바이로 연료 사용을 최소화하면서 달에 도달할 수 있는 방법이다. 스윙바이란 행성의 중력을 이용해 행정 주변을 공전 및 가속화시켜 우주선의 속도를 높여주는 것이다.
      달까지 직접 가거나 지구의 중력만을 활용하는 궤도와는 다르게 BLT궤도는 태양의 중력까지도 활용해야 하다 보니 달 궤도선이 120만~190만km의 심우주를 거쳐 돌아가야만 한다. 예상되는 총 비행거리는 240만~380만 km. 2011년에 WSB 궤도로 달에 간 미국의 그레일 달 탐사선은 한 달 간 약 300km를 비행한 후 달 궤도에 진입했다.
      한국 시험용 달 궤도선(KPLO)도 당초에는 중국, 일본, 인도처럼 위상전이궤도를 활용하려 했지만 개발 중 궤도선의 중량이 550kg에서 678kg로 증가됨에 따라 더 많은 연료가 필요해졌다. 그래서 연료소모가 가장 적은 BLT궤도로 변경하게 되었는데 당초의 위상전이궤도보다 연료를 25%나 절약할 수 있는 있을 뿐만 아니라 궤도선의 속력이 달의 지구공전속도와 같아 달 궤도에 훨씬 쉽게 진입할 수 있다는 장점도 있다. 
      반면 BLT 궤도로 비행하기 위해서는 지구와 멀리 떨어져 비행하는 만큼 장거리 통신 기술과 제어 기술이 필요하다. 블루투스로 연결되는 핸드폰과 이어폰이 거리가 멀면 작동하지 않는 것처럼 통신 신호도 거리가 멀수록 약해진다. 보통 거리가 2배 멀어지면 통신 신호는 1/4로 줄어드는데 때문에 심우주를 비행하는 달 궤도선과 지구의 지상국 간 통신을 원활하도록 하는 기술이 중요하다.  
    BLT 궤도
맨위로