[전승민의 과학세계]다누리호가 4개월 반이나 날아가는 이유

[아시아경제 ] 한국이 개발한 달탐사선 ‘다누리호’가 5일 성공적으로 발사됐다. 4개월 반의 시간을 날아가 12월31일 달 상공 100㎞의 원 궤도에 진입할 예정이다. 달까지 거리가 아무리 멀다지만 그렇게 긴 시간을 날아가야 할까.

이를 이해하려면 달까지 탐사선을 보내는 3가지 방법에 대해 알아보아야 한다. 첫째는 ‘직접 전이’ 방식이다. 지구 중력을 벗어난 탐사선을 달 궤도로 단번에 밀어 넣는 방식으로, 며칠이면 갈 수 있다. 대신 연료가 많이 들고 각종 관측장비를 싣지 못하게 된다.

그래서 흔히 사용하는 방법이 ‘위상 전이’다. 발사한 탐사선은 지구를 빙빙 돌면서, 조금씩 연료를 사용해 점차 고도를 높인다. 그러다 달 궤도와 겹칠 정도로 고도가 높아지면 그 순간 로켓을 분사해 달 궤도로 뛰어든다. 그리고 다시 고도를 줄여 원하는 높이에 다다른다. 연료도 비교적 적게 들고, 시간은 몇 주 정도가 걸린다.

다누리호는 개발 과정에 생각보다 많은 과학탐사 장비를 싣게 돼 마지막 방법인 ‘저에너지 전이’를 선택했다. 방법은 이렇다. 지구를 벗어난 다누리호는 태양의 중력에 이끌려 우선 달의 반대 방향으로 나아간다. 라그랑주점(지구와 태양의 중력이 상쇄되는 위치)까지 나아간 다음, 그 자리에서 방향을 바꾸고 조금만 연료를 사용해 이번엔 지구를 향해 날아온다. 지구의 인력을 이용해 추진력을 얻기 위함이다. 되돌아온 다누리호는 달의 궤도로 뛰어들어 달 주위를 돌기 시작한다. 시간은 오래 걸리지만 연료를 25% 정도 절약할 수 있다.

우주탐사선이나 인공위성은 연료가 곧 생명이다. 필요할 때 궤도를 수정할 연료가 없으면 달 표면으로 추락하거나, 혹은 우주 미아가 돼 날아가 버릴 수 있다.

전승민 과학기술 전문 저술가