국내 첫 달 탐사선 임무는… “미래 자원 희귀 광물 찾아라”

반사광ㆍ자기장ㆍ방사선 관측…표면성분 광물자원 진화과정 규명의 열쇠

2018년 발사 1년간 달상공 비행

편광카메라ㆍ감마선 분광기 탑재

달 토양 성분의 비밀 캐낼 예정

2018년 발사될 우리나라의 첫 달 탐사선이 전 세계에서 처음으로 달 표면에서 반사돼 나오는 태양빛을 통해 달 토양의 성분을 정밀 분석한다.

미래창조과학부와 한국항공우주연구원은 19일 현재 개발 중인 시험용 달 궤도선에 달에서 반사되는 태양빛과 자기장, 방사선 등을 각각 측정하는 3가지 기기를 싣기로 했다고 밝혔다. 이들을 탑재한 달 궤도선은 2년여 뒤 외국 발사체에 실려 우주로 올라가 달 상공 100㎞를 1년 간 비행하며 달의 환경과 자원 등을 탐사하게 된다. 이 사업엔 총 1,978억의 예산이 투입된다.

2018년 우주로 올라갈 우리나라 달 궤도선. 한국항공우주연구원 제공

태양빛이 달에서 반사돼 나오면 표면에서 부딪힌 입자의 특성에 따라 일정한 방향성(편광)을 갖게 된다. 이러한 달의 편광을 분석하면 달 표면 입자의 크기와 종류를 추정할 수 있다. 이 임무를 수행할 기기인 광시야 월면 편광 카메라는 한국천문연구원과 경희대, KAIST(한국과학기술원)가 공동 개발한다. 달 주위를 돌며 편광을 관측한 사례는 우주 탐사 선진국에도 없었다.

달에는 강한 자기장이 감지되는 곳이 일부 있다. 자성 물질로 이뤄진 소행성이 충돌해 파묻혔기 때문으로 추측되는데, 궤도선엔 이를 규명할 자기장 측정기도 실린다. 경희대와 중소기업 센서피아 등이 개발한다. 이 임무가 성공하면 달의 3차원 자기장 지도를 확보할 수 있다. 자기장 분포는 달의 생성과 진화 연구에 필요한 핵심 자료다.

달 표면에서 부딪혀 나오는 태양빛이나 달 토양 속 방사성물질에선 미세한 방사선(감마선)이 방출된다. 한국지질자원연구원과 한국표준과학연구원, 인하대 등은 이를 포착하는 감마선 분광기를 개발한다. 달 주위에서 포착한 감마선을 분석하면 달 표면 광물과 희귀원소 등의 분포를 짐작할 수 있다.

우리나라가 개발 중인 달 궤도선과 탐사선의 예상 궤도 시나리오. 지상에서 발사(1) 후 지구 저궤도에 올라간 뒤(2) 지구를 중심으로 큰 타원을 그리며 돌다가(3, 4) 가속도를 붙여 달로 향한다(5, 6, 7). 달에 접근한 궤도선은 에너지를 줄여(8) 달을 중심으로 달의 남극과 북극을 오가는 궤도에 자리를 잡는다(9). 착륙선은 달 궤도에 진입한 뒤(9) 속도를 줄이면서 목표 지점으로 하강한다(오른쪽 아래 작은 그림). 한국항공우주연구원 제공

이들 기기와 함께 궤도선에는 항우연이 개발하는 고해상도 카메라와 미국 항공우주국(NASA)의 물 탐지 탑재체도 실린다. 고해상도 카메라는 2020년 달에 갈 착륙선의 착륙 후보지 선정을 위한 지형도를 작성한다. 최기혁 항우연 달탐사연구단장은 “평탄하고 통신이 원활한 적도 인근 평야지대가 착륙에 용이할 것으로 보인다”고 말했다.

정부는 2018년 시험용 궤도선을 발사한 뒤 2020년 현재 개발 중인 한국형 발사체에 착륙선을 실어 달에 보낸다는 계획이다. 임소형 기자 precare@hankookilbo.com