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中 아무도 못 가본 달 뒷면으로 '대장정'… ‘창어 4호’ 발사 성공

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2018년 12월 08일 11:24 프린트하기

사상 최초로 달 뒷면에 착륙을 시도할 예정인 중국의 탐사선 ‘창어 4호’가 8일 오전 3시 23분(현지 시간 오전 2시 23분) 중국 쓰촨성 시창위성발사센터에서 중국의 우주발사체 ‘창정(롱 마치) 3B’에 실려 성공적으로 발사됐다. - 중국국가항천국 제공
사상 최초로 달 뒷면에 착륙을 시도할 예정인 중국의 달 탐사선 ‘창어 4호’가 8일 오전 3시 23분(현지 시간 오전 2시 23분) 중국 쓰촨성 시창위성발사센터에서 중국의 우주발사체 ‘창정(롱 마치) 3B’에 실려 성공적으로 발사됐다. - 중국국가항천국 제공

최초로 지구에서는 보이지 않는 달 뒷면에 착륙을 시도할 중국의 달 탐사선 ‘창어(嫦娥) 4호’가 8일 성공적으로 발사됐다. 계획대로라면 창어 4호는 약 3주 뒤 달 궤도에 도착하고 이르면 이달 말 또는 내년 1월 초 달 뒷면 남극 에이트켄 분지에 착륙한다.
 
중국국가항천국에 따르면 창어 4호는 8일 오전 3시 23분(현지 시간 오전 2시 23분) 중국 쓰촨성 시창위성발사센터에서 중국의 우주발사체 ‘창정(롱 마치) 3B’에 실려 우주로 올라갔다. 창어 4호는 발사 30분 뒤 발사체와 분리돼 달로 향하는 정상궤도에 안착했다. 중국은 앞서 달 탐사선 ‘창어 3호’를 발사할 때처럼 이번 발사 장면을 생중계하지는 않았다.

 

● 지구와 단절된 달 뒤편…통신중계위성으로 지상과 교신해 착륙 시도


지구에서는 늘 달의 같은 면만 보인다. 달의 공전주기와 자전주기가 약 27.3일로 같기 때문이다. 인류가 관측 영상을 통해 처음 달 뒷면을 본 것은 1959년이다. 이후 인류 최초의 유인(有人) 달 착륙선인 미국의 ‘아폴로 11호’ 등 여러 탐사선이 달에 보내졌지만 달 뒷면에 착륙한 적은 없었다. 모두 앞면에 착륙하거나 달 궤도를 돌며 멀리서 달 뒷면을 관측했을 뿐이다. 

 

지구와 단절된 달 뒤편에서는 지상과의 교신이 불가능했기 때문이다. 달 뒷면이 앞면보다 크레이터(분화구)가 많은 험난한 지형이라는 점도 착륙선을 보내기 까다로운 걸림돌로 작용했다.

  

이르면 이달 말 창어 4호는 남극 아이트켄 분지(빨간색 박스)에 착륙할 예정이다. 통신중계위성 ‘췌차오’는 올해 6월 발사됐다. 창어 4호는 로버 광밍 등을 이용해 달 뒷면에서 달 토양에 식물을 심는 온실 실험과 심(深)우주에서 오는 라디오파 관측을 수행할 예정이다. - 자료: 중국국가항천국·중국과학원·미국항공우주국
이르면 이달 말 창어 4호는 남극 아이트켄 분지(빨간색 박스)에 착륙할 예정이다. 통신중계위성 ‘췌차오’는 올해 6월 발사됐다. 창어 4호는 로버 광밍 등을 이용해 달 뒷면에서 달 토양에 식물을 심는 온실 실험과 심(深)우주에서 오는 라디오파 관측을 수행할 예정이다. - 자료: 중국국가항천국·중국과학원·미국항공우주국

그동안 꾸준히 달에 탐사선을 보내온 중국은 이런 문제를 해결하기 위해 달과 지구 사이에 오작교를 의미하는 ‘췌차오’라는 이름의 통신중계위성을 띄웠다. 췌차오는 올해 6월 발사돼 지구에서 45만5000㎞ 떨어진 헤일로 궤도에 안착했다. 달에서는 약 6만5000㎞ 떨어진 헤일로 궤도는 태양과 지구의 중력이 상쇄되는 라그랑주 점(L2) 주변을 맴도는 궤도다. 췌차오는 이곳에서 달의 뒷면과 지구를 동시에 바라보며 창어 4호가 달 뒷면에 착륙을 시도할 때 필요한 신호를 중계할 예정이다. 

 

달 앞면에 착륙했던 탐사선들은 대부분 비스듬한 궤적을 따라 달 표면에 내려앉았다. 반면 창어 4호는 달 뒷면의 지형이 험난한 만큼 충돌을 피하기 위해 상공에서 수직 하강에 가까운 형태로 착륙을 시도할 예정이다. 목표 착륙지점은 달 남극 에이트켄 분지에 위치한 폭 186㎞의 본 카르만 크레이터다.

 

● 지구에선 잡히지 않는 저주파 전파 관측, 달에서의 첫 온실실험까지

 

창어 4호가 착륙에 성공하면 향후 3개월간 달 뒷면에서 탐사 임무를 수행한다. 중국이 달 뒷면에 탐사선을 보내는 이유는 달 뒤편의 심(深)우주에서 오는 0.1~40MHz 수준의 저주파 전파를 관측하기 위해서다. 저주파 전파를 분석하면 별이 소멸하는 과정에서 방출되는 자기장과 별과 별 사이에 있는 다양한 물질에 대한 정보를 얻을 수 있다. 지구에서도 전파를 관측하긴 하지만 주파수가 낮은 전파는 대부분 대기권에 가로막혀 지상에까지 전달되지 않는다.

 

창어 4호가 세계 최초로 착륙을 시도할 예정인 달 뒷면의 남극 근처 아이트켄 분지. 예정대로라면 창어 4호는 이달 말 폭 186㎞의 본 카르만 크레이터(흰색 박스)에 착륙한다. - 자료: 중국과학원
창어 4호가 세계 최초로 착륙을 시도할 예정인 달 뒷면의 남극 근처 아이트켄 분지. 예정대로라면 창어 4호는 이달 말 폭 186㎞의 본 카르만 크레이터(흰색 박스)에 착륙한다. - 자료: 중국과학원

중국은 창어 4호에 탑재된 달 탐사로봇(로버) ‘광밍(光明)’ 등을 이용해 달 토양에 식물을 심는 온실 실험도 처음으로 수행할 예정이다. 작은 속씨식물인 애기장대를 달 토양에 심고 온실을 만들어 적정 온도를 맞춰준 뒤 중력이 지구의 16.7%에 불과한 달 환경에서 식물이 자랄 수 있는지 시험한다는 것이다. 앞서 국제우주정거장(ISS)에서 식물을 키운 적은 있지만 달에서 식물을 키우는 건 이번이 처음이다. 

 

창어 4호는 착륙지인 본 카르만 크레이터 주변에서 달 뒷면 지질층과 토양의 구성성분, 지하수 등도 탐사할 예정이다. 방사선 측정을 통해 대기층이 없는 달 표면과 태양 활동 간의 상호작용을 밝힐 단서도 수집한다. 이번 임무에 참여하는 링중쳉 중국 산둥대 교수는 “달 뒷면의 내부 구조와 열운동 흔적을 토대로 달의 초기 진화 과정에 대한 새로운 단서를 얻을 수 있을 것”이라고 기대했다. 그 밖에 달에서 감자 키우기, 누에고치 키우기 같은 중국 대학의 학생들이 계획한 임무도 수행한다.

 

● 다시 불 붙은 달 탐사 경쟁…美, 화성탐사 전초기지로 달 지목

 
중국은 향후 로봇을 이용한 달 탐사기지를 우선 건설하고 우주인을 달에 착륙시키는 단계를 거쳐 유인 달 기지를 건설하는 장기적인 목표를 갖고 있다. 1972년 유인 달 탐사선 ‘아폴로 17호’를 마지막으로 더 이상 달에 착륙선을 보내지 않았던 미국도 달 착륙 50주년이 되는 내년부터 다시 달에 착륙선을 보낼 예정이다. 이에 따라 중국과 미국을 중심으로 달 탐사 경쟁이 치열해질 것으로 전망된다.

 

미국의 이번 달 탐사는 정부 주도가 아닌 민간 주도다. 이를 위해 미국항공우주국(NASA)은 지난달 30일 달 착륙선 개발 경쟁에 나설 9개 민간기업을 선정해 발표했다. 미국의 대표적인 항공우주 대기업인 록히드마틴과 애스트로보틱 테크놀로지스, 딥스페이스 시스템스, 드래퍼, 파이어플라이 에어로스페이스, 문 익스프레스, 오빗 비욘드 등이다. 록히드마틴을 제외한 나머지는 대부분 스타트업이다.

 

미국의 우주개발 스타트업 문익스프레스의 달 착륙선 상상도. 문익스프레스는 지난달 말 미국항공우주국(NASA)이 선정한 달 착륙선 개발 경쟁 참여 우주기업 9곳 중 하나로 꼽혔다. NASA는 달 착륙 50주년을 맞는 내년에 새로운 달 착륙선을 보낸다는 계획이다. - 문익스프레스 제공
미국의 우주개발 스타트업 문익스프레스의 달 착륙선 상상도. 문익스프레스는 지난달 말 미국항공우주국(NASA)이 선정한 달 착륙선 개발 경쟁 참여 우주기업 9곳 중 하나로 꼽혔다. NASA는 달 착륙 50주년을 맞는 내년에 새로운 달 착륙선을 보낸다는 계획이다. - 문익스프레스 제공

NASA는 이번 달 착륙선을 시작으로 향후 10년 동안 총 26억 달러(약 2조9120억 원)를 투입해 민간 주도의 새로운 달 탐사 임무에 나선다. 여기에는 유인 달 탐사와 우주인 4명이 생활할 수 있는 ‘달 궤도 우주정거장’ 건설 계획도 포함됐다. 향후 이를 달 유인기지 건설과 2030년대 화성 탐사의 전초기지로 활용할 계획이다. 

 

한국은 2020년 시험용 달 궤도선을 발사하고 2030년 이전에 달 착륙선을 보낸다는 계획이다. 한국항공우주연구원이 개발 중인 달 궤도선은 미국 스페이스X의 재사용로켓 ‘팰컨9’에 실려 발사된다. 달 착륙선은 지난달 28일 주 엔진(75t급 액체엔진) 검증용 시험발사체 발사에 성공한 한국형발사체(KSLV-Ⅱ) ‘누리호’를 이용해 발사될 예정이다. 3단형 우주발사체로 개발 중인 누리호는 2021년 2월 위성 모형을, 같은해 10월 실제 위성을 지구저궤도에 쏘아올린다.

 

한편 팰컨9은 이달 4일 KAIST 인공위성연구소를 중심으로 국내 연구진이 독자 개발한 표준 소형위성인 ‘차세대소형위성 1호’를 지구저궤도에 쏘아 올린 로켓이기도 하다. 당시 스페이스X는 사상 최초로 하나의 로켓을 세 번 사용하는 기록을 세웠다. 다만 아직까지는 팰컨9 로켓으로 달 궤도로 가는 탐사선을 쏘아올린 적은 없다.

 

한국은 2020년 미국 스페이스X의 재사용로켓 팰컨9으로 시험용 달 궤도선을 발사하고, 2030년 이전에 한국형발사체(KSLV-Ⅱ) 누리호로 달 탐사선을 보낼 예정이다. - 한국항공우주연구원 제공
한국은 2020년 미국 스페이스X의 재사용로켓 팰컨9으로 시험용 달 궤도선을 발사하고, 2030년 이전에 한국형발사체(KSLV-Ⅱ) 누리호로 달 탐사선을 보낼 예정이다. - 한국항공우주연구원 제공

송경은 기자

kyungeun@donga.com

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