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편광카메라·초경량 감마선 분광기…달 비밀 찾아낼 국산 탑재체

송고시간2022-04-10 12:00

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NASA 제작 섀도캠 제외 달 탐사선 탑재체 모두 국내 제작

달 착륙후보지 탐색·자원탐사 능력 확보·우주인터넷 검증 등 임무

KPLO에 실릴 6가지 탑재체들
KPLO에 실릴 6가지 탑재체들

[한국항공우주연구원 제공]

(서울=연합뉴스) 오수진 기자 = 달 탐사 프로젝트는 도전하기 어려운 사업인 만큼 임무 수행 과정에서 최대한 많은 정보를 수집하는 것이 중요하다.

올해 8월 발사가 예정된 우리나라의 달 탐사선(궤도선·KPLO)은 엄선된 6개의 탑재체를 통해 달 관련 각종 정보를 촬영, 측정해 지구로 전송할 예정이다.

탑재체는 미국 항공우주국(NASA)이 제작한 섀도캠(Shadow Cam)을 제외하고 모두 국내에서 제작됐다.

KPLO와 교신할 심우주지상네트워크도 우리나라가 독자 구축했다.

◇ 달 지도 마지막 퍼즐 채울 섀도캠…고해상도 카메라와 착륙 후보지 촬영

KPLO에 장착된 섀도캠은 이번 달 탐사 프로젝트 중 가장 중요한 국제 협력의 성과로 꼽힌다.

태양 빛이 닿지 않는 달의 극지방 속 영구 음영 지역을 촬영하는 섀도캠은 국제 유인 우주 탐사 계획인 '아르테미스 프로젝트'를 위한 착륙 후보지를 찾을 예정이다.

섀도캠을 개발한 마크 로빈슨 미국 애리조나주립대(ASU) 교수는 지난 8일 한국과학기자협회·한국항공우주연구원(항우연)이 공동으로 진행한 과학 미디어 아카데미에서 사전 제작 영상을 통해 "달의 영구 음영 지역은 신비하고 불가사의한 지역"이라며 "메탄이나 암모니아 같은 휘발성 물질이 대량으로 묻혀 있을 가능성도 있다"고 말했다.

로빈슨 교수는 "달 전체 지도는 98% 정도 완성됐지만 현재 NASA에서 추진 중인 달 탐사선은 없다"며 "한국에서 진행하는 KPLO에 섀도캠을 탑재해 달의 음영 지역을 촬영하면 달 전체 지도를 완성할 기회가 열린다"고 이번 프로젝트 참가 이유를 밝혔다.

섀도캠 이외에도 KPLO에는 항우연이 만든 달 탐사용 고해상도 카메라(LUTI)가 탑재된다. LUTI는 섀도캠과 함께 달 착륙선이 착륙할 후보 지역 40여곳을 조사한다.

LUTI가 성공적으로 임무를 진행하면 우리나라 기술로 제작된 카메라를 통해 달의 정밀 지형을 촬영할 수 있게 되는 성과도 거둘 수 있다.

예산과 인력이 가장 적게 들어가 '막내 탑재체'로 불리는 자기장측정기(KMAG)는 KPLO 구조체 상단에 막대 모양으로 붙어있다. 여기에는 3개의 센서가 달려있다.

KMAG는 달 표면의 자기장을 측정해 달 자기 이상 지역과 주변 우주 환경을 관측한다.

KAMG 개발을 주도한 경희대학교 우주과학과 진호 교수는 "달 표면을 보면 군데군데 자기장이 센 부분이 발견됐는데 이런 부분이 왜 생겼는지 파악할 것"이라고 설명했다.

달 탐사선 탑재체 개요
달 탐사선 탑재체 개요

[한국항공우주연구원 제공]

◇ 광시야 편광카메라는 '달 탐사선 세계 최초 탑재'

KPLO에 탑재되는 광시야 편광카메라(폴캠·PolCam)는 세계 최초로 달 탐사선에 탑재되는 편광카메라다. 편광은 특정 방향으로 진동하는 빛을 말하는데 폴캠은 달 표면의 편광 영상을 촬영한다.

한국천문연구원이 만든 폴캠은 이를 바탕으로 달 표면 편광지도를 만들고 태양풍과 미소 운석 충돌 등 우주 풍화 연구에 활용할 예정이다.

KPLO에는 우리나라가 제작한 감마선 분광기(KGRS)도 실린다.

감마선 분광기는 인류가 달에 보낸 6개의 달 탐사선 모두에 실린 경력을 갖고 있어 달 탐사 프로젝트에서 가장 중요한 탑재체 중 하나로 분류된다.

한국지질자원연구원이 개발한 KGRS의 중량은 6.3㎏으로 달에 간 감마선 분광기 중 가장 가볍다. KGRS는 기존 감마선 분광기가 측정했던 감마선 에너지보다 더 넓은 에너지 영역을 측정해 달 표면 원소 지도를 작성하고 이를 바탕으로 유인 우주기지 운영 가능성과 자원 탐사 가능성을 파악하는 데이터를 구축한다.

우주인터넷 기술 확보를 위한 한국전자통신연구원의 우주인터넷 성능 검증기기(DTN)도 KPLO 탑재체 중 하나다.

기존 우주탐사에서는 임무별 고유한 통신 방식이 사용됐지만 우주에 떠 있는 장치들이 늘어나면서 앞으로는 탐사선, 착륙선, 로버 등이 서로 자유롭게 통신을 주고받는 일이 늘어날 것으로 예상된다.

우주에서의 통신은 지상과는 상당히 다른 만큼 별도의 통신 환경을 구축해야 한다. DTN은 우주 통신의 어려움을 극복하기 위해 설계된 네트워크 장비다.

DTN은 달에서 메시지, 파일 전송은 물론 실시간으로 동영상을 전송하는 시험을 할 계획이다.

심우주지상네트워크를 우리나라에 구축한 것도 달 탐사 사업의 중요한 결과물이다.

경기도 여주에 구축된 한국 심우주안테나(KDSA)는 스페인 마드리드와 미국 캘리포니아 골드스톤에 있는 심우주네트워크(DSN)와 함께 KPLO와 통신을 주고받는다.

항우연 김대관 달탐사사업단장은 "여주에 구축한 지상국 인프라는 해외에서도 이를 활용할 수 있을지 문의가 오는 상황"이라고 말했다.

김 단장은 "KDSA는 우리만 쓰기엔 비효율적이다. 2030년 발사가 예정된 달착륙선의 메인 안테나로 당연히 써야 하고 그 이외에 세계 심우주탐사 사업과 협업이 있을 것"이라고 기대했다.

kiki@yna.co.kr

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