한국이 만든 '과학탑재체', 달 표면 고에너지 입자 탐사한다

국제달탐사 프로젝트 '아르테미스' 하위 계획 CLPS 위해 미국으로 이송

Nova-C 및 LUSEM 착륙 예정지. 과학기술정보통신부 제공

국제 달 탐사 프로젝트 '아르테미스'의 일환으로 국내 연구진이 개발한 탑재체 '루셈(LUSEM)'이 무인 달착륙선 탑승을 위해 4일 미국으로 출발한다.

과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국천문연구원(천문연)은 '민간 달 탑재체 수송 서비스(CLPS)' 계획에 따라 개발한 과학 탑재체 루셈을 4일 미국으로 이송한다고 밝혔다. CLPS는 미국 아르테미스 계획의 하위 프로젝트 중 하나로, 미국항공우주국(NASA)이 주관해 달의 과학적 탐사, 상업적 개발 등과 관련된 탑재체를 실은 무인 달착륙선을 매년 발사하는 계획이다.

천문연은 2024년 발사 예정인 무인 달착륙선에 실을 탑재체 4종의 개발을 맡았다. 달 표면 우주환경 모니터(LUSEM), 달 표면 자기장 측정기(LSMAG), 달 표토 3차원 영상카메라(GrainCams), 달 표면 우주방사선 측정기(LVRAD)다. 

이중 가장 먼저 완성돼 미국으로 이송될 루셈은 50킬로전자볼트(keV)보다 높은 고에너지 입자를 검출할 수 있는 센서다. 천문연 주관으로 선종호 경희대 우주과학과 교수 연구팀이 개발하고 국내 업체 쎄트렉아이가 제작했다. 

대기권과 지구 자기장이 심우주로부터 날아오는 고에너지 입자를 막아주는 지구 표면과 달리, 달 표면은 고에너지 입자에 그대로 노출돼 있어 입자를 직접 검출할 수 있다. 고에너지 입자는 우주인의 건강을 비롯해 우주선의 전자부 기능 및 구조·강도 등에 영향을 미친다. 대기가 없는 천체에서의 우주 풍화 작용 등 과학적 연구에도 중요하게 활용된다. 향후 유인 심우주 탐사와 우주과학 연구를 위해 고에너지 입자를 연구해야한다는 필요성이 제기된다.

루셈의 센서부는 위·아래 양방향 관측이 가능한 검출기 2대로 이뤄져 있다. 두 쌍의 검출기는 각각 전자와 양성자를 검출한다. 위쪽을 향한 검출기는 우주에서 날아오는 입자를 검출하고, 아래쪽을 향한 검출기는 달 표면에서 반사되는 입자를 확인해 상호 차이를 분석한다. 향후 우주환경 관측, 표면 지형 관측, 국소 자기장 측정, 협력적 자율분산주행 로버군 전개, 레이저 반사경 배치 등의 임무를 수행할 예정이다. 

NASA는 2024년 발사할 계획인 무인 달 착륙선 '노바-C(Nova-C)에 루셈을 탑재할 계획이라고 발표했다. 노바-C는 달 앞면 저위도 '라이너 감마' 지역에 착륙한다. 라이너 감마는 평평한 평면지대로, 상대적으로 착륙이 쉽고 지구와의 통신이 원활해 달착륙 임무를 수행하기에 유리한 지역으로 알려져 있다. 또 소규모 자기장이 고에너지 입자의 입사 경로에 어떻게 영향을 미치는지 확인하는 데 적합한 지역으로 꼽힌다.

4일 미국으로 이동하는 루셈은 미국 도착 이후 텍사스주 휴스턴에 위치한 인튜이티브 머신즈로 이동, 천문연이 NASA 주관 하에 2024년 초까지 노바-C에 장착한다. 이후 2024년 말 스페이스X의 발사체 펠컨-9를 통해 발사하는 게 목표다.

박영득 한국천문연구원장은 “루셈은 우리나라의 자랑스러운 과학 탑재체 중 하나”라며 “우주탐사 시대에 필요한 우주환경에 대한 여러 가지 정보를 전해줄 것으로 기대한다”고 밝혔다.

[박건희 기자 wissen@donga.com]