달 표면 지형과 자기장 등 우주 환경 관측
국내 연구진이 달 표면을 탐사하기 위해 개발한 '루셈'(LUSEM)이 내년에 발사되는 미국의 무인 달착륙선 '노바-C'에 탑재되기 위해 미국으로 이송된다.
과학기술정보통신부와 한국천문연구원은 미국의 무인 달착륙선에 탑재돼 2024년부터 달에서 달의 표면을 탐사하는 등 과학임무를 수행하게 될 '달 우주환경 모니터'(LUSEM:LUnar Space Environment Monitor) 탑재체가 개발이 완료돼 4일 미국으로 이송되기 시작했다고 밝혔다.
미국 항공우주국(NASA)은 아르테미스 프로젝트의 일환으로, 국제 달탐사를 공동연구하기 위해 '민간 달 탑재체 수송서비스(CLPS:Commercial Lunar Payload Services) 계획'을 추진했고, 우리나라 천문연도 이 계획에 참여했다. CLPS는 NASA 주관으로 달의 탐사뿐 아니라 상업적 개발 등과 관련된 탑재체를 실은 무인 달착륙선을 매년 발사하는 계획이다.
천문연은 △달 표면 우주환경 모니터(LUSEM) △달 표면 자기장 측정기(LSMAG) △달 표토 3차원 영상카메라(GrainCams) △달 표면 우주방사선 측정기(LVRAD) 등 착륙선에 탑재할 과학 탑재체 4종을 개발하는 역할을 맡았다.
이 가운데 '루셈'이 이번에 미국으로 이송된다. 루셈은 50킬로전자볼트(50keV) 이상의 고에너지 입자를 검출할 수 있는 센서로, 천문연 주관으로 경희대 우주과학과 선종호 교수연구팀과 함께 개발한 과학 탑재체다. 국내업체인 쎄트렉아이가 제작을 담당했다. 전자볼트(eV)는 전기를 띤 입자가 가진 에너지를 측정하는 단위로, 1eV는 1.6×10-19C의 전하를 가지는 입자가 1V의 전위차에서 가속될 때 얻는 에너지를 말한다.
지구 표면과 달리, 달은 대기권 및 지구 자기장 등의 보호를 받지 못한다. 이에 따라 심우주로부터 날아오는 고에너지 입자가 직접 검출되는 것으로 알려져 있다. 고에너지 입자는 우주인의 건강이나 우주선의 전자부 기능 및 구조·강도 등에 영향을 미칠 수 있고, 대기가 없는 천체에서의 우주 풍화 작용 등 과학적 연구에도 중요하게 활용되기 때문에 향후 유인 심우주 탐사 및 우주과학 연구를 위해 고에너지 입자에 대한 연구 필요성이 지속적으로 제기돼 왔다.
이에 NASA는 지난 2021년 11월 2024년 발사 목표인 인튜이티브 머신즈(Intuitive Machines)사의 무인 달착륙선 '노바-C'(Nova-C)에 한국이 개발한 루셈을 탑재한다고 발표했다. 노바-C는 달 앞면 저위도 '라이너 감마'(Reiner Gamma) 지역에 착륙해, 루셈을 통한 우주환경 관측을 포함해 표면 지형 관측, 국소 자기장 측정, 협력적 자율분산주행 로버군 전개, 레이저 반사경 배치 등의 임무를 수행할 예정이다.
루셈은 센서부와 전장부 그리고 두 장치를 연결하는 전선으로 이뤄져 있다. 센서부는 고에너지 입자를 관측하는 주 장비로서, 위아래 양방향 관측이 가능한 검출기 2기로 구성돼 있다. 두 쌍의 검출기 가운데 한쪽은 전자를, 다른 한쪽은 양성자를 검출한다. 위쪽을 바라보는 검출기는 우주에서 날아오는 입자를 검출하고, 아래쪽을 바라보는 검출기는 달 표면에 반사되는 입자를 확인해 상호 차이를 분석한다. 전장부는 센서부를 제어하고 신호를 처리하며 전원을 공급하는 등의 역할을 수행한다.
루셈은 4일 미국 이송을 위해 항공포장을 마치고 무진동 차량에 실려 대전에서 인천공항으로 이동한 뒤 항공편으로 텍사스주 휴스턴에 위치한 인튜이티브 머신즈(Intuitive Machines)사로 간다. 이후 천문연이 NASA 주관하에 루셈을 2024년 초까지 노바-C에 장착한 뒤, 2024년말 스페이스의 팰컨-9(Falcon-9)를 통해 발사하는 것을 목표로 착륙선과의 인터페이스 시험 및 기능시험 등의 발사 준비 작업을 수행할 예정이다.
조선학 과기정통부 거대공공연구정책관은 "아르테미스 약정 서명 후 추진해온 첫번째 협력 프로젝트가 성공적으로 진행돼 매우 뜻깊게 생각한다"며 "다누리의 성공에 이어 한-미 우주탐사 분야의 협력이 지속적으로 이뤄지고 있는 만큼, 앞으로도 아르테미스 프로그램에서 우리나라의 참여 범위를 확대하고 우주분야 국제공동연구의 장을 넓혀나가기 위해 노력하겠다"고 밝혔다.
박영득 한국천문연구원장은 "루셈은 우리나라의 자랑스러운 과학 탑재체 중 하나”라며 “우주탐사 시대에 필요한 우주환경에 대한 여러 가지 정보를 전해줄 것으로 기대한다"고 밝혔다.
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