‘6:24’에 떠나, ‘504’를 싣고, ‘783’에 분리

누리호 3차 발사 D-2…승패 가를 매직 넘버들

지난 16일 전남 고흥 나로우주센터 조립동에서 한국항공우주연구원 연구진이 누리호 3단부를 1·2단부와 결합하고 있다. 한국항공우주연구원 제공

‘한국형 발사체’ 누리호가 2021년과 지난해에 이어 3번째 우주 비행에 나선다. 누리호는 23일 전남 고흥 나로우주센터 내 발사대에 수직으로 세워진 뒤, 24일 우주를 향해 이륙할 예정이다.

누리호는 지난해 2차 발사 때 목표로 했던 고도 700㎞에 도달했다. 지구 저궤도에 일정 중량의 인공위성을 올릴 성능이 있다는 점을 입증한 것이다. 이번 3차 발사에 나서는 누리호도 2차 발사 때 누리호와 외형·기계적인 성능이 같다.

이처럼 발사에 이미 한번 성공한 누리호를 또 쏘는 데에는 이유가 있다. 누리호가 신뢰성 있는 ‘우주 수송수단’이라는 점을 대외적으로 폭넓게 인정받으려면 발사 성공 횟수를 더 늘려야 하기 때문이다.

발사체는 우주를 향해 비행하는 동안 속도가 급격히 오르고, 동체 내외부에서 압력과 온도가 극단적으로 변한다. 이 때문에 이런 환경을 늘 이겨낼 수 있는 튼튼한 발사체라는 점을 보여주려면 기술적으로 똑같은 기체를 여러 번 쏘는 게 가장 좋다. 이번 3차 발사는 그런 과정의 시작이다. 누리호는 2027년까지 총 6차례 발사될 계획이다.

그런데 이번 3차 발사에선 지난 1·2차 발사와 달라진 점이 있다. 차이점을 만든 건 누리호에 실리는 ‘내용물’이다. 누리호 3차 발사를 보며 주목해야 할 대목은 3가지 숫자로 정리해볼 수 있다.

6시24분

24일 고흥 나로우주센터서 발사
오후 6시24분에 누리호 떠올라야
주탑재 위성인 ‘차세대 소형 2호’
여명·황혼 궤도 안정적 진입 가능

■ 발사대 떠나는 ‘6시24분’

우선 집중해야 할 숫자는 누리호 3차 발사 시각이다. 누리호는 오는 24일 ‘오후 6시24분’ 전남 고흥 나로우주센터에서 떠오를 예정이다. 저녁식사 시간이다. 반면 1차와 2차 발사 때 한국항공우주연구원(항후연)이 목표로 했던 시각은 저녁보다는 간식을 먹기에 좋은 오후 4시였다.

항우연이 유독 이번 3차 발사에서 이륙 예정 시각을 한참 미룬 데에는 이유가 있다. 누리호에 실을 ‘차세대 소형위성 2호’ 때문이다. 이 위성은 고도 550㎞에 있는 ‘여명·황혼 궤도’에서 활동하도록 설계됐다. 한국의 지리적 위치에선 발사 시각을 오후 6시24분으로 정하는 것이 여명·황혼 궤도에 차세대 소형위성 2호를 밀어넣기에 가장 좋다는 결론을 낸 것이다.

여명·황혼 궤도란 막 뜨거나 곧 지는 해를 항상 지켜볼 수 있는 지구 상공이다. 여기서는 해가 완전히 사라지는 밤이 없다. 이 때문에 여명·황혼 궤도에 들어간 위성은 전력을 끊임없이 생산할 수 있다.

차세대 소형위성 2호에는 전파를 지구의 표면으로 쏴 형태를 파악하는 ‘합성 개구 레이더(SAR)’라는 첨단 장비가 실린다. 차세대 소형위성 2호가 여명·황혼 궤도에 들어가기 때문에 전력 생산에 제한을 받지 않고 SAR를 지속적으로 돌릴 수 있다.

504㎏

실용급 위성·장비만 채운 화물칸
모사체 싣지 않아 총중량 504㎏
1·2차 발사 때보다 3분의 1로 ‘뚝’

■ 화물칸 채우는 ‘504㎏’

3차 발사에 나설 누리호가 우주로 실어나를 화물의 총 중량이 ‘504㎏’이라는 점도 눈여겨봐야 할 대목이다. 504㎏은 주탑재위성인 차세대 소형위성 2호(180㎏)와 부탑재위성인 초소형위성(큐브위성) 7기(60㎏), 위성사출장치 등 부대 장비(264㎏)로 채워진다.

누리호 1차와 2차 발사 때에는 화물 총 중량이 각각 1500㎏에 달했다. 숫자로만 따지면 3차 발사에 이르러 화물 총 중량이 3분의 1로 확 줄어든 셈이다.

여기에는 이유가 있다. 누리호 1·2차 발사 때에는 발사체의 기본 성능을 확인하는 게 중요했다. 이 때문에 화물칸을 무겁고 덩치 큰 물체로 꽉 채워 우주로 날려 보냈다. 1차 발사 때에는 진짜 위성 없이 1500㎏짜리 위성 모사체(금속 덩어리)를, 2차 발사 때에는 신호 송수신 등 기본적인 기능만 갖춘 성능검증위성(180㎏)과 위성 모사체(1320㎏)를 실었다.

3차 발사는 다르다. 위성 모사체를 전혀 싣지 않는다. 대신 실용급 위성으로만 화물칸을 채웠다. 이번 3차 발사의 초점은 누리호가 인공위성을 올리는 우주 수송수단이 되는 것에 있기 때문이다.

이왕 우주로 보내는 3번째 누리호에 위성을 더 많이 실을 수는 없었을까. 항우연 관계자는 “누리호는 등장한 지 얼마 안 된 발사체이기 때문에 ‘누리호 탑재’를 염두에 두고 개발된 위성도 많지 않은 상황”이라고 말했다. 향후 누리호가 발사 횟수를 안정적으로 쌓아 나가면 탑재를 원하는 위성 기업들의 숫자도 늘어날 것으로 보인다.

한국항공우주연구원 연구진이 누리호 3단부 내부에 위성을 장착하는 모습. 한국항공우주연구원 제공

783초

발사 뒤 783초에 위성 분리 시작
140초 뒤 모든 분리 과정 종료
탑재된 위성들 지구 궤도로 방출
기상 등 연기 땐 25~31일 재시도

■ 위성 분리 시작되는 ‘783초’

누리호 3차 발사에서 시선을 둘 또 다른 숫자는 탑재된 위성이 지구 궤도로 방출되기 시작하는 ‘발사 뒤 783초(13분3초)’다. 누리호가 예정대로 발사되면 24일 오후 6시37분이 되는 시점이다.

이때 차세대 소형위성 2호가 분리된다. 그 뒤를 국내 기업인 져스텍, 루미르, 카이로스페이스가 개발한 큐브위성이 따른다. 마지막으로 한국천문연구원이 개발한 큐브위성인 ‘도요샛’ 4기가 사출된다. 위성 분리 과정이 모두 끝나는 건 발사 뒤 923초(15분23초)이다.

항우연의 또 다른 관계자는 “발사 당일에 초기 교신 결과를 얻은 뒤 발사 이튿날에 추가 교신한 결과를 종합한다”며 “이를 통해 위성이 정상 작동하는지 알 수 있을 것”이라고 말했다.

누리호 3차 발사가 기상이나 기술 문제로 연기될 경우 발사는 오는 25~31일 사이에 다시 시도된다.

이정호 기자 run@kyunghyang.com