[KARI 팟캐스트] 달에 가는 사람들_날.쏘.돌 항공우주 S-file 3편 [Full Ver] (1)
세계는 지금 달 탐사 경쟁 중!
인류가 달에 다녀온지 40년이 넘은 지금 우리는 왜 다시 달에 가야하는가?
달에 대한 놀라운 사실과
한국형 달 탐사 이야기 날리고 쏘고 돌리고에서
지금 시작합니다
요즘 중국 우주굴기라고 해서 중국이 많이 투자를 하고 있는데요
최근에는 세계 최초로 달 뒷변에 간다고 합니다
우리나라도 달 탐사를 하고 있는데
이에 대해서 김은혁 박사님을 모시고 얘기 나눠 보도록 하겠습니다
안녕하세요
안녕하세요 반갑습니다
달하면 굉장히 친숙한 것 같아요. 학교에서도 많이 배우고
실제로는 많이 모르는게 있는것 같아요
박사님께서 달을 연구해 오시면서
아 이런거가 사람들이 잘 모르지 않을까 라는 내용이 있을까요?
많이 있을거라고 생각하는데 한가지만 말씀 드리겠습니다
사람들이 달을 동그랗다고 생각할 수 있겠지만
사실 달을 보면 중앙이 팽팽하게 크고
극지방이 작은 상태입니다
그런데 지구도 마찬가지에요 지구도 적도면이 뚱뚱하고 극지방이 작은편인데
자전때문에 그런 현상이 생기는거죠 달도 마찬가지 인데
달은 자전을 천천히 하니까 지구보다 그 효과가 적고요
이건 아주 단순한 사실이고 조금 더 복잡한걸 말씀 드리면
잘 모르실것 같은데 보름달의 밝기를 생각했을 때
반달이되면 얼마나 밝을까?
반달이니까 반이지 않을까요?
사람들이 그렇게 생각하는데 실제로 계산해보면
12분의 1밖에 안되요
굉장히 복잡한 이유가 들어가 있긴 하죠
사람들의 밤달 밝기는 보름달의 반이라고 생각하지만
그 안에서 여러가지 물리적인 현상들이 발생하는 와중에
반에 반의 반도 안되게 줄어드는 셈이고
또 한가지 재밌는건데
지구표면에서는 절대로 완벽한 보름달을 볼 수 없어요
저희가 보름달을 보는데
그건 100%가 아니라 조금 떨어지는데
왜그러냐면 달의 공전면이 지구의 적도면과 적당한 각도를 이루고 있거든요
그래서 실제로 우리가 보는 보름달은
완벽한 보름달이 아니라 덜 완벽한 보름달을 보게되고
완벽한 보름달을 볼 수 있는때가 있어요
월식 있을때
결국 봇 본다는 소리죠
또 한가지는 완벽한 보름달이 되면
현재 지구에서 보고 있는 보름달의 밝기보다
30%정도 밝아져요
완벽한 보름달을 보려면 우주로 나가셔야 합니다
또 하나 궁금한게
우리가 달 때문에 생기는 영향으로
서로 당기는 힘 때문이라고 하는데
달 입장에서 보면 큰 지구가 당기고 있어서 변화가 있을 것 같은데
지구 때문에 생기는 달의 자연현상은?
밀물 썰물이 훨씬 크겠죠
지구가 중력이 더 크기 때문에
그런데 실제로 조석력이라고 표현하죠
달 내부에 지진이 생길 가능성이 있습니다
달에 지진이 크게 네가지로 나눠지는데
그중에서 조석력에 의해서 나는 지진은
달 깊숙한 곳에서 발생하게 됩니다
그래서 아폴로 탐사선들이 가서 지진계를 설치했는데
지진계들은 표면의 지진을 알아내는 것 들이고
깊은곳에 지진효과를 알아내지는 않습니다
달에는 그것외에도 다양한 종류의 지진이 생기고
실제로 달 표면에서는 리히터 지진계로
규모 5.5까지도 관측된적이 있었습니다
그리고 지구에서 일어나지 않지만 달 표면에는 유성들이 엄청 많이 떨어지잖아요
지구는 대기 때문에 없어져서 크레이터들이 많지 않지만
달에는 모든 유성들이 지진을 일으키죠 월진을 많이 일으키고 있습니다
매우 불안전한 곳이죠
달에 가서 살고싶을 때는
표면보다는 땅속으로 들어가는게 훨씬 안전할거에요
궁금한게 달탐사한 많은 나라들이 있는데
과거에 이미 사람까지 갔다왔잖아요
그런데 최근 다시 달에 관심을 갖는것 같으네
중국도 뒷면을 세계최초로 가겟다고 하는데
세계가 다시 달 탐사를 시작하는 이유는?
말씀하신 것처럼 1950년대 말 부터
미국하고 구소련에서 달을 본격적으로 가기 시작했고
60년대 말 1969년에 사람이 달에 처음으로 발을 내딛었고
72년까지 구소련에서 달에 갔었어요
그러다 1990년대 초까지는 달에 아무도 가지 않았었고
90년대 후반부터 달에 열심히 가기 시작했는데
크게는 두가지라고 생각합니다
첫번째는 사람들이 달에 가서 돌덩이를
380kg 가져왔기 때문에 굉장히 많은걸 알고 있다고 생각했는데
측정 장비들이 발전하고 그동안 몰랐던 것들이 생기기 시작해서
기본적으로 과학적인 이유로 달에 가야하고요
또 한가지는 아시아 국가들 중에 상당수
일본, 인도, 중국이 우주 탐사를 막 시작했는데
가장 좋은 후보가 달 인거죠
우주탐사를 할 때 달에 가지 않고 더 먼 우주를 갈 수 없다
일단 나라들 입장에서는
우주탐사를 본격적으로 시작하는데 있어서
달이 제일 먼저 도전해야 될 대상이라고 생각이 들었고요
달이 사실 앞면 뒷면이 있잖아요
그런데 제가 한번 찾아보니깐 전부가
달 앞면으로만 해서 탐사를 한것 같더라고요
왜 앞면으로만 가는지
가장 쉬운이유는 달 탐사선이 가게 되면
탐사선은 두 종류가 있는데
하나는 달 궤도를 도는 궤도선 인공위서오가 비슷하게
인공위성은 지구를 뱅뱅도는 우주선이고
달 궤도선은 달 궤도를 계속 돕니다
궤도서 같은 경우는 앞도 갔다가 뒤도 갔다가
어떨때는 지구에서 보이고 어떨때는 안보이니깐
통신에는 별 문제가 없는데
착륙선은 달에 내려야 하기 때문에
달 같은 경우는 자전하는데 한 달 정도 시간이 걸리니깐
보통은 그런 상황이 되는데
앞면만 지구를 보게되죠
그런상황에서 뒷변에 착륙하게 되면
지구와 통신할 방법이 없는거죠
앞면에만 착륙하게 되는데
그게 또 한가지 문제를 일으킬 수 있습니다
달은 동시에 자전하기 때문에
보름 동안은 어던 특정한 곳에 착륙한 경우에
지구를 보게 되는 경우긴 하지만
태양 입장에서 보면 보름동안 태양빛을 보고
보름동안 태양 빛을 못보는 상황이 생기는거죠
만약에 달 표면에서 계속 움직일 수 있으면
태양을 쫓아가면서 전력을 충전할 수 있는데
지구를 봐야하는데 조건을 충족시켜야하기 때문에
두가지가 상충이 되서 어쩔 수 없는 선택은
짧은 기간 동안 임무를 수행하고
지구를 볼 수 있는 곳에 착륙을 시킨다
이게 지금까지 많은 착륙선들의 방법입니다
기간은 태양에 의해서
태양전지를 보관하는 기간에는 끊어야 하니깐 짧게 갈 수 밖에 없는 거죠
제일 오래 갔다 온 탐사선은?
유인우주선 같은 경우에는
아폴로 11호는 몇시간 정도였는데요
아폴로 17호는 몇일 있었는데 사람이 간걸로는 그게 최대 길이고요
사람이 없이 간 경우는
최근에 간 중국의 창어3호가
2~3달 정도 작동한걸로 알고 있습니다
그러면 달에 갈때 우리가 갈때 보름달일때 가는게 좋다거나
달에 가기 좋은 시기는?
그런 시기는 없습니다
달에 가는 시기의 문제라고 보는데
달에는 아무 때나 갈 수가 있어요
그런데 조건이 하나 있는데
달에 가는데 필요 연료가 무한정 있다고 강정해야 합니다
그런데 아시겠지만 어떤 우주선을 우주로 발사하는데
제일 중요한게 내가 발사하고 싶은 물체의 중량이에요
중량이 무거우면 무거울수록
발사할 때 돈이 많이 들게 되거든요
당연히 그러니깐 어떤 사업을 하는데 있어서
그 예산 내에서 발사중량이 정해지게 되고
그 말은 달 같은 경우 달에 가기 위해서
우주탐사선 중량의 절반은 연료
연료를 많이 쓰는데
연료가 비싸고 연료를 우주로 보내는데 돈이 많이 드는 상황입니다
연료 제한 내에서 어떤 날 가게 되면
연료를 더 많이 쓰게 되고
다른 날 가게 되면 연료가 적게 드는 변화가 있을 수 있습니다
그건 계산을 해서 사업이 갖고 있는 한계 내에서 연료 내에서
예산 내에서 발사하는 날짜를 정하는데
달은 많이 있는 편이에요
그런데 화성 같은 경우는 대략 2년에 한번밖에 없어요
화성이 태양 주위를 공전하는데 2년 정도 걸립니다
그 말은 화성 태양 지구가 어떤 위치에 있느냐에 따라서
사용되는 연료량이 달라질 테니깐 그에 맞춰서
최소한의 연료가 드는 시간을 정해서 발사할거다
반면에 달은 많지만
예산은 한정되어 있기 때문에
아무 때나 쏠 수 있는 것 보다는
한계 내에서 쏠 수 있다
하지만 원칙적으로는 아무 때나 쏠 수 있다
가장 좋은 시기가 있을까요?
말씀하신 것처럼 연료량이 적게 드는 시기가 있을 것 같은데요?
약간의 변화가 있지만 매일 할 수 있어요
그런데 발사장 위치에 따라 다르고
지구의 어떤 위치에서 쏘느냐에 따라 다른 요소가 있기 때문에
사업을 시작할 때는 예산 내에서
어떤 발사장이 최적인지 계산을 하는거죠
그럼 일단 발사를 했어요
그런 가는 궤도가 있을 거잖아요
로켓이 달을 맞추듯이 수직으로 갈 수 있는거고
돌면서 갈 수 있는데
각 나라마다 가는 방법이 다른건지
전 세계 사람들이 달로 가는방법이 같은건지?
몇 가지가 있을 것 같아요
달에 인류가 가기 위해서 제일 먼저 한게 뭐냐면
달을 맞추는 거였어요
총을 쏴서 맞추는 것처럼 대포를 쏴서 달을 맞추는거에요
그게 제일 쉽고 빨리 가는 방법입니다
이 방법은 바로 맞추기 때문에 탐사선이 부서지겠죠
그걸 원하는게 아니고
미국의 레인저 미션이라는게 있었는데
레인저 미션은 달을 맞추는거였어요
사진을 전송을 했어요
미국은 그걸 첫 단계로 했었고
그 다음은 달 궤도로 진입하고
그 다음에 착륙하는 거였는데
달 가서는 그런 식으로 일을 할 수 있는 반면에
지구에서는 크게 세 가지 방법으로 달을 가게 됩니다
먼저 가장 빨리 갈 수 있는 방법을
직접 천이법이라고 표현하는데요
아폴로 탐사선들이 이런 방법들을 썼습니다
이건 가장 빨리 갈 수 있어요
4~5일 정도 시간이 걸리는데
사람이 탄 경우는
사람이 우주 환경에 많이 노출되는게 좋지 않기 때문에
가능한 빨리 보내는게 유리할 겁니다
그래서 성격이 급하신 분들은 빨리 가길 원하겠죠
시간이 짧게 걸리기 때문에 처음 하는 사람 입장에서
불안할 수 있죠 내가 만든 기계가
제대로 작동하는지 확인도 해보고 싶고
이런 상황일 텐데
그래서 달 탐사를 처음 해보는 나라들이 보통
택하는 방법은 위상 천이법이라는 방법을 쓰게 됩니다
위상 천이법은 발사한 뒤 우주탐사선이
지구하고 달 사이를 몇 번 돌아요
공전을 몇번 하게 되는데
몇 번 하느냐에 따라서 달에 가는 시간이
바뀔 수 있겠죠
지구를 중심으로 돈다는 말씀이시죠
달 사이에서
달 근처까지 갔다
다시 지구로 왔다가
몇 바퀴 돌게 되는데
현재 우리 달 탐사 같은 경우는 세바퀴 반 돌 생각이에요
그렇게 되면 걸리는 시간을 한달로 예상하는데
시간이 꽤 걸리죠
성격 급하신 분들은 못 참을 수 도
장점은 있어요
시간이 많이 걸리기 때문에
중간에 저희가 갖고 있는 기술이 얼마나
작동하는지 아니면 통신은 잘되는지 아니면
각종 기계들은 잘 작동하는지
이런 것들을 확인 할 수 있는 시간이 있으니깐
연습할 수 있는 시간이 있는거죠
처음 해보는 사람 입장에서는
시간은 많이 걸리지만 연습을 해서
안정성을 올려서 최종 미션이 성공할 수 있게 해주는
장점이 있는 반면에
한가지 조심해야 하는 부분이 뭐냐면
지구 근처를 가깝게 지나가게 되거든요
지구 근처에 우주물체가 많이 있잖아요
우주물체와 부딪히게 되면 문제가 생기기 때문에
그런 것들을 조심해서 실제로 수행하면 될 것이라고 생각됩니다
마지막으로 더 오래 걸리는 것도 있어요
보통 4~5개월 걸리는데요
이건 최근 2013년 미국에서 발사한
래디(Ladee)라는 미션에서 사용했는데
달까지 가지않고 달 보다 훨씬 멀리까지 갔다와요
대략 달 까지 거리의 다섯배 정도
갔다가 다시 돌아오게되면
어떤 장점이 있냐면
연료를 최소로 쓸 수 있어요
멀리 가는데 최소로 쏘는게 신기하네요
그게 달의 중력을 이용해서
연료를 안 쓰고도 원하는 궤도로 들어가는
방법이라고 생각하시면 될 것 같아요
이거는 쉽게 말하면 고난도 테크닉이라고 할 수 있죠
처음하는 사람들이 하기는 어려운거에요
많이 가본 사람들은 해볼 수 있지만
미국은 달에 굉장히 많이 가봤기 때문에
이런 것들이 많이 충족되어 있는 상태이기도 하고
저희들은 작기 때문에
이 세 가지 방법 중에 어떤 게 유리할 것인가
조사를 해서 현재 위상 천이법으로 가는 방법을 고려 중에 있습니다
생각을 해보면 세 가지 방법은 정해져 있고
그 안에서 나라마다 선택하는 거군요
네, 예를 들면 중국이나 일본이나 인도 같은 경우도
처음 갈 때는 위상천이법으로 갔어요
미국은 경우에 따라서 직접천이로 갈 수도 있고
위상천이로 갈 수도 있고
시간 많이 걸리는 방법으로도 갈 수 있습니다
아까 말씀하셨는데
지구랑 가까이 돌게 되었을 때는
인공위성이랑 부딪힐 수 있잖아요
그런 경우의 수나 궤도를 계산해야 되는 거네요
그렇죠
현재 지구 근처에 있는 10cm 보다 큰 물체들을
미국에서 갖고 있거든요
그 정보들을 주고 각각의 물체가 어떤 궤도를 돌면서 있는지
저희가 이제 탐사선이 실제로 발사돼서 운행하는 경우에는
실시간으로 조사를 해서 만약 정말 큰 문제가 생길 것 같으면
회피기동을 합니다
굉장히 수학이나 이런 게 많이 필요할 것 같아요
대부분 컴퓨터가 다 하지 않을까요
그럼 본격적으로 우리나라 달 탐사에 대해서 알아보고 싶은데요
우리나라 달 탐사 계획은?
최종적인 목표는 달에 착륙해서
착륙한 지형을 조사하고 지형안에 어떤것들이 섞여 있는지 등등
많은 것들을 얻어내는 게 목표인데
그 목표를 완성하는 게 한 순간에 되지 않기 때문에
지금 계획은 2단계로 나눠서 진행하려고 생각하고 있습니다
첫 번째 1단계에서는 저희 명칭을 '시험용 궤도선'이라고 만들었는데
시험용 달 궤도선을 달 주변에 집어넣어서
달 주위 공전을 일 년 정도 하게 만들고
그동안 과학적인 임무를 수행하고
기술적인 검증을 하는 첫 번째 단계고요
두 번째 단계는 기술에 기반을 두어서
직접 달에 착륙을 하는 단계로 나누어 집니다
그런데 많은 분들이 시험용이라는 말을 하게 되면
정말 시험하는거에요?
이런 말씀을 하는 경우가 있을 것 같은데
시험용이라는 말을 쓰는 몇 가지 이유가 있습니다
첫 번째는 한국은 지구 주변 위성만 개발 운영을 했었어요
가장 멀어봐야 천리안 위성이 4만km정도 되는데
달 까지 거리는 그거에 10배정도 되잖아요
지금까지 하지 못했던 많은 것들이 생겨나게 되면
그런 것들을 모르기 때문에 훈련하거나
기술을 개발할 필요가 있습니다
가장 중요한 게 먼 거리에서 통신하는게 중요합니다
멀게 되면 통신이 어려워지기 때문에
통신할 수 있는 시설도 필요하고 기술도 필요한데
기술도 현재 확보하지 못하고 있거든요
저희 생각은 시험용 달 궤도선을 개발하면서
기술을 확보하는걸 목표로 하고 있고요
동시에 현재까지 우주탐사는 어떤식으로 진행되냐면
모든 사람들이 역할을 분담해서 도와가면서 하는 경우가 많이 있어요
실패하는 경우도 많기 때문에
그래서 새로운, 한국이 지금까지 하지 않았던 방식으로
우주개발을 하기 때문에
시험이라는 성격이 크거든요
많은 해외의 우주기관들과 협력을 해왔지만
달탐사는 다른나라와의 우주 개발 협력의 시작
그런것 역시도 우주탐사의 큰 버위에서 보면 시험성격이 있기 때문에
그런것들을 다 통칭해서 시험용 궤도선이라고 표현하고 있습니다
대신에 시험용 궤도선이라 하더라도 목표는 명확하게 있어요
첫 번째는 우주 탐사에 기본적인 기술들을 개발하자
두 번째는 달에 대해서 우리가 모르고 있는
그러기위해서 다양한 과학탑재체를 실을 예정입니다
거기에는 고행상도 카메라도 있고,
NASA에서 개발 예정인 탑재체도 있고
대학이나 연구기광에서 개발한 탑재체도 있기 때문에
기본적으로 기술 개발과
과학 목표를 동시에 이루어서
본격적인 우주탐사를 준비할 수 있는 단계로
시험용 궤도선의 목표로 하고 있고
그것이 완성이 되면 동시에 달에 착륙해서 시료를 분석하고
착륙지 주변에 여러가지 것들을 알아내는 목표로 하고 있고요
나아가서는 화성이나 이런 곳으로 확장할 예정입니다
첫 번째 보내는 시험용궤도선 하고요 두 번째로 또 보내잖아요
두 가지 역할을 다르다고 볼 수 있나요?
일부는 겹치고 일부는 다를거라고 생각했는데
기본적으로 현재 시험용 달 궤도선은
연습하는것들도 분명히 포함되어 있습니다
본격적인 달 궤도선은 그런것을 떠나서
고해상도의 카메라가 설치되거나
착륙선과 지상과의 교신을 중계해 주기 위한 시험을 하거나
아무도 해보지 않았던 것들을 시험해 볼 수 있기 때문에
일부는 겹치지만 새롭게 전혀 다른 것들을
시도해 볼 수 있을거라고 생각합니다
달에 착륙한다고 하셨는데
착륙선은 크기가 어느 정도인지?
궤도선 크기는 어른 크기 정도인 1.8m를 예상하고 있고
착륙선은 그것보다 조금 작을것 같습니다
현재 착륙선은 디자인을 확정한게 아니기 때문에
1.5m 내외가 되지 않을까 생각합니다
