지금까지 달에 착륙선을 보내는 데 성공한 미국, 러시아, 중국 세 나라는 모두 달의 적도 부근에 연착륙시켰다. 그러나 인도우주연구기구(ISRO)는 달 탐사선 찬드라얀 3호(Chandrayaan-3)를 2023년 8월 23일 역사상 처음으로 달의 남극 근처에 착륙시키는 데 성공했다. 임무를 수행하던 인도의 달 착륙선은 14일 간의 ‘달의 밤’을 동면한 후, 깨어나지 못하고 영원한 잠이 들었다.
인도의 무인 달탐험선 찬드라얀 내부에는 달착륙선 비크람(Vikram)과, 비크람에서 달 표면으로 내려가 이동하면서 탐사할 로봇 차량(로버 rover) 프라그얀(Pragyan)이 실려 있었다. 착륙선에서 내려온 프라그얀은 9월 2일까지 낮이 계속되는 10일 동안 예정대로 달의 남극 지역을 100m 정도 이동하면서 지온을 측정하고 암석 성분을 분석하는 등의 일을 성공적으로 해냈다.
인도우주연구기구는 2019년부터 찬드라얀 계획을 진행해왔다. 사진은 찬드라얀 3호 탐사선의 구조이다. 캡슐 내부의 상부에 착륙선 비크람이 보인다. 비크람 안에 로버인 프라그얀이 실려 있다.
비크람에서 나와 달 표면을 이동하면서 탐사할 로보( 프라그얀)의 구조를 나타낸다. 프라그얀의 크기는 917×750×397mm이고, 무게는 26kg이다.
하지만, 비크람이 활동하는 남극지역은 9월 3일부터 햇빛이 비치지 않는 밤이 14일간 계속되었다. 진공 상태인 달의 그림자 부분은 암흑세계이므로 태양열 배터리의 충전이 불가능해진다. 동시에 밤의 기온은 –200℃ 이하로 내려가기도 하기 때문에 전자장치들이 정상 작동하기 어렵게 된다. 따라서 프라그얀은 밤이 계속되는 14일 동안은 활동을 중지하고 ‘슬리핑(sleeping)’ 모드에 들어가야 했다.
비크람이 활동하는 동안, 우리나라 항공우주연구원이 보낸 달탐사선 다누리호는 달 표면 약 100km 상공에서 8월 27일 비크람이 착륙해있는 모습을 촬영하여 그 영상을 보내는 데 성공했다. 다누리호는 2025년 2월까지 달 궤도를 돌면서 훗날 우리나라의 달탐사선이 착륙할 후보지를 촬영하고, 편광, 감마선 등의 관측, 자기장 측정, 우주 인터넷 기술 실험 등을 수행할 것이다.
‘달의 밤’에서 깨어나지 못한 비크람호
최초로 달의 남극에 내려 임무를 수행하던 비크람호는 슬리핑 모드에서 14일 간의 밤을 지낸 후, 9월 22일 다시 낮을 맞이했다. 그러나 잠들었던 비크람호는 지상 관제실에서 보내는 전파 명령에 아무런 반응을 하지 않았다. 유감스럽게도 비크람호와 프라그얀은 극한의 저온을 이겨내지 못하고 배터리가 손상된 것으로 짐작되었다.
비크람과 프라그얀이 밤을 견디기 어려울 것이라는 염려는 하고 있었다. 극저온의 밤이 장기간 계속되는 환경을 견디려면 보온 장치를 하고, 내한성이 강한 부품을 사용해야 했다. 그러나 이는 비용과 무게 등이 부담되어 완전한 준비를 하지 못했다고 한다.
착륙선 비크람에서 내려온 금색의 프라그얀이 달의 남극 지역을 느리게 이동하면서 토양의 온도를 측정하고 성분을 분석하고 있다. 프라그얀은 그곳에 황(S)이 존재한다는 것을 처음 확인했다. 태양이 비스듬하게 비치고 있어 오른쪽으로 길게 형성된 그림자 영상이 보인다.
달의 남북극은 밤과 낮의 길이가 각 14시간
지구에서는 달의 앞면(한쪽면)만 보이고 뒷면은 볼 수 없다. 1959년에 소련의 루나 3호 탐사선이 뒷면을 촬영하기 전까지는 누구도 달의 뒷 얼굴을 알지 못했다. 달의 앞면만 볼 수 있는 이유를 잠시 생각해보자. 두 손으로 농구공을 잡은 자세로 공을 쳐다보면서 몸을 빙 돌려보면, 농구공은 앞면만 보인다. 달의 공전 운동은 마치 손에 든 농구공처럼 이루어진다. 즉 달이 지구를 1바퀴 공전하는 동안 동시에 달의 자전도 1차례 이루어지는 것이다.
달은 전면을 지구로 향한 상태로 지구 주변을 공전한다. 스페이스 X가 2015년에 보낸 지구관측선 DSCOVR이 촬영한 이 영상에는 달의 뒷면이 보인다.
달의 뒷면에는 앞면과 달리 ‘달의 바다’(Mare)가 많지 않다. 이 사진은 나사의 LRO 우주선이 2009년에 찍은 것이다. 달 뒷면에는 2019년 1월에 중국의 ‘창어 4호’가 처음 착륙했다.
달의 앞뒷면 모습을 자세히 알게 되었지만, 잘 모르는 곳이 있었다. 그곳은 달의 남극과 북극 부분이다. 드디어 인도의 달탐사선 찬드라 4호의 로보가 남극에 안착했으나, 유감스럽게도 극한의 냉기를 견디지 못하고 영원히 잠든 상태가 되었다.
달의 남극과 북극
과학자들은 달의 남극을 꼭 탐사해야 하는 이유가 있다. 왜냐하면 남극에 얼음 상태의 물이 대량 존재할 가능성이 있기 때문이다. 훗날 달나라 기지를 건설하게 되었을 때, 우주선이 사용할 연료인 산소와 수소를 이곳의 물에서 생산해야 하고, 또한 그 물은 생활용수로도 사용해야 하기 때문이다. 현재 과학자들은 달의 남극에 올림픽 수영 경기장 240,000개를 채울 물이 있다고 믿고 있다.
밤에 지구에서 보는 달의 밝은 면은 태양이 비치는 곳이고, 보이지 않는 부분은 달의 밤이다. 달은 28.5일 동안 지구를 1회전 공전한다. 그동안 달 표면의 모든 곳은 14일간은 햇빛이 계속 비치고 다음 약 14일간은 빛이 없는 밤이다.
반달이 떴을 때 달의 그늘진 부분이 희미하게 보이는 것은 지구에서 반사된 햇빛이 달 표면에서 다시 반사되어 온 것이다. 한낮에 보이는 낮달의 희미한 빛도 지구의 반사광이다.
달의 남극 부근 크레이터들이다. 달의 남극이라고 하면 남위 80-90° 지역을 말한다.
보름달 때 보이는 남극지대를 나타낸다. 크레이터 가장자리는 높은 언덕이므로 거기에는 해가 비친다. 그러나 크레이터 아래에는 짙은 그림자가 형성된다.
달의 남극 크레이터들과 그림자를 나타낸다. 색은 인위적으로 채색한 것이다.
러시아도 달 탐사선 ‘루나-25호’를 2023년 8월 10일에 달의 남극 보구슬라프스키에 안착시키려 했다. 그러나 원인을 모르게 루나-25호의 착륙선은 하강하던 도중 추락하여 실험이 실패로 끝났다. 인도의 찬드라얀 3호가 성공하지 못한 달나라 남극탐험은 앞으로 더욱 조심스럽게 도전해야 할 전망이다. – YS
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