[아하! 우주] 전자레인지 크기 초소형 탐사선, 달 궤도 진입 성공(NASA)

전자레인지 크기의 초소형 탐사선이 4개월 반을 비행해 역사적인 달 궤도 진입에 성공했다. 

미 항공우주국(NASA)의 달 탐사선 캡스톤(CAPSTONE;Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment)은 무게 25kg의 초소형 우주선으로, 11월 13일(이하 미국동부시간) 달 주위를 도는 궤도 진입에 성공함으로써 지구에서 가장 가까운 이웃 천체를 방문한 최초의 큐브 위성이 되었다. 

NASA는 이날 오후 7시 39분에 종료된 성공적인 엔진 연소 후에 이루어졌다고 밝혔다. 

캡스톤은 이 기동으로 달 주위의 수직 헤일로 궤도(NRHO)에 진입하는 데 성공했다. 이 궤도는 NASA의 게이트웨이 우주 정거장도 이용할 타원 궤도이다.

2024년 아르테미스 달 탐사 프로그램의 중요한 부분인 게이트웨이의 첫 번째 구조물을 발사할 계획인NASA는 사전에 달의 수직 헤일로 궤도에 대해 보다 자세한 정보를 얻으려는 목적으로 캡스톤을 보냈다.

이 초소형 우주선은 최소 6개월로 설계된 임무 기간 동안 이제껏 우주선이 한 번도 비행한 적이 없는 이 궤도의 안정성을 확인할 예정이다.

게이트웨이의 궤도는 지구와 달의 중력 균형을 이용해 적은 연료로 비행하면서 지구와 지속적으로 통신할 수 있는 길쭉한 타원 모양의 ‘수직 헤일로’ 궤도다. 옆에서 보면 달 남극과 북극을 직선으로 통과하는 것처럼 보인다. 이 궤도는 달을 한 번 도는 데 일주일이 걸린다. 

2009년부터 달 궤도를 돌고 있는 NASA의 달 정찰 궤도선(LRO)을 좌표로 삼아 4만 7000km 거리에서 달 남극 상공을, 3400km 거리에서 달 북극 상공을 통과한다. 

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캡스톤은 NASA의 후원을 받아 제작한 초소형 인공위성으로 2022년 진행된 첫 달 탐사 미션이다. 미국 우주기업 테란 오비털이 위성을 제작했고, 소유권과 운영권은 콜로라도에 있는 어드밴스드 스페이스가 갖고 있다.

캡스톤은 지난 6월 28일 뉴질랜드에 있는 발사장에서 로캣랩이 만든 일렉트론 로켓에 실려 발사된 지 4개월 반 만에 달 궤도에 진입한 것인데, 이는 멀리 돌아가지만 연료를 절약할 수 있는 ‘탄도형 달 전이 방식’(BLT·Ballistic Lunar Transfer) 궤적을 따라 날아간 때문이다. 이 길은 달로 가고 있는 우리 다누리가 비행하고 있는 궤적이기도 하다. 

캡스톤은 궤도의 안정성 확인과 더불어 일부 통신 및 항법 테스트를 수행할 것이며, 2009년부터 달 주위를 돌고 있는 NASA의 달정찰궤도선(LRO)와도 협력할 예정이다. 

모든 것이 계획대로 진행된다면 다른 큐브들도 캡스톤의 발자취를 곧 따를 예정이다. NASA의 아르테미스 1호 달 탐사선은 11월 16일 발사될 예정이며, NASA의 오리온 캡슐을 무인 셰이크아웃 크루즈에 실어 달 궤도로 보낼 예정이다. 아르테미스 1은 또한 10개의 라이드 큐브 시리즈를 띄울 것이며, 그 중 일부는 달을 탐사할 예정이다.

캡스톤은 달 탐사의 선구자격인 큐브셋이지만 지구 궤도를 벗어난 최초의 큐브 위성은 아니다.

2018년 5월 NASA의 인사이트 화성 착륙선과 함께 발사된 NASA의 쌍둥이 큐브셋 마르코-A(MarCO-A)와 마르코-B 탐사선이 기록 보유자다. 두 개의 큐브 위성은 6개월 후 인사이트가 화성에 착륙할 때 지구로 데이터를 전송하는 데 도움을 주었으며, 직접 화성을 촬영하기도 했다. 　

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com