우주선은 어떻게 달까지 날아가며, 시간은 얼마나 걸리나요?

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8월 23일 오후 7시 34분(하노이 시간), 인도의 무인 우주선 찬드라얀 3호가 41일간의 비행 끝에 달 남극에 성공적으로 착륙했습니다. 이 임무 덕분에 인도는 인간이 한 번도 발을 디딘 적이 없는 달 남극에 우주선을 착륙시킨 세계 최초의 국가가 되었습니다.

가장 큰 의문 중 하나는 인도의 찬드라얀-3 우주선이 달에 착륙하는 데 41일이 걸린 이유에 대한 것입니다.

비교를 위해, 러시아의 루나-25 우주선은 달 궤도에 진입하는 데 불과 6일이 걸렸고, 중국의 창어 2 우주선은 2010년에 수행된 임무에서 달에 도달하는 데 불과 4일이 걸렸습니다. NASA의 아폴로-11 우주선도 같은 목표를 달성하는 데 불과 4일이 걸렸으며, 마치 달에 착륙한 우주인 3명과 같은 모습을 하고 있었습니다.

1959년 임무를 수행한 소련의 루나-1 우주선조차 달 궤도에 도달하는 데 불과 36시간이 걸렸습니다.

임무 시간에 큰 차이가 있는 이유는 찬드라얀-3이 임무 예산을 절감하기 위해 위의 차량보다 발사력이 훨씬 약한 LVM-3(Launch Vehicle Mark-III) 로켓 시스템을 사용하기 때문입니다.

기술적 한계를 극복하기 위해 찬드라얀 3호는 달과 지구의 중력을 이용하는 독창적인 방법을 사용하여 목적지에 도달해야 했습니다. 우주선은 착륙 단계에 들어가기 전에 지구를 4.5바퀴, 달을 여러 바퀴 돌며 필요한 속도를 안정화해야 했습니다. 이러한 이유로 임무 기간이 40일로 연장되었습니다.

아폴로 11호 임무 당시 달에 꽂힌 미국 국기 옆에 서 있는 우주비행사 닐 암스트롱. (사진: NASA)

달까지 날아가는 방법은?

달은 지구에서 약 384,400km 떨어져 있습니다. 이는 엄청난 거리로, 시속 100km로 달까지 차를 몰고 간다고 해도 지구의 위성에 도착하는 데 4,000시간 이상, 즉 약 166일이 걸립니다. 5개월 동안 쉬지 않고 운전하는 것과 같습니다.

물론, 차를 몰고 달까지 갈 수는 없습니다. 인간은 우주로 가기 위해 우주선에 의존해야 하는데, 이것이 우리가 달에 갈 수 있는 유일한 방법입니다.

이러한 우주선은 진공 상태의 우주를 여행하고 그 과정에서 발생하는 혹독한 환경을 견딜 수 있도록 특별히 설계되었습니다.

우주선을 이용해 달로 가는 방법에는 달 랑데부 궤도, 지구 랑데부 궤도, 직항 비행 등 여러 가지가 있습니다.

위의 세 가지 옵션 중에서 달 랑데부 궤도가 가장 인기가 많으며, 러시아, 미국, 중국이 달 탐사 임무에 사용합니다.

달 궤도 랑데부(LOR), 또는 달 궤도 접근은 주 우주선과 작은 착륙선을 달 궤도로 보내는 미국의 아폴로 계획의 개념이었습니다.

착륙선은 분리되어 달 표면에 착륙하고, 주 우주선은 달 궤도에 남습니다. 착륙 임무가 완료되면 착륙선은 달 궤도로 복귀하여 주 우주선과 도킹합니다. 승무원이 착륙선에서 주 우주선으로 이동하면 착륙선이 분리됩니다. 주 우주선은 우주비행사들을 지구로 귀환시킵니다.

LOR 자체도 로켓 시스템, 유인 또는 무인 우주선에 따라 여러 가지 비행 모드로 나뉩니다.

인도의 찬드라얀 3호 우주선이 달까지 41일간 여행하는 동안의 궤적. (사진: ISRO)

직접 비행은 LOR 비행 모드를 혼합한 것으로, 기본적으로 지구에서 달까지 직접 날아간 후 같은 로켓으로 돌아올 수 있는 로켓을 만드는 것입니다.

인간이 달로 가는 마지막 비행 방법은 지구 궤도 랑데부(EORR)로, 아폴로 계획 이전에 NASA가 사용했던 방법입니다.

EOR 접근법의 핵심은 여러 개의 서로 다른 우주선 부품을 지구 궤도로 발사하여 더 큰 우주선으로 조립하는 것입니다. 이 더 큰 우주선은 달로 날아가 착륙한 후, 이륙하여 지구로 귀환합니다.

달까지 비행하는 데 얼마나 걸리나요?

달 탐사 우주선의 평균 속도는 약 38,000km/h(음속의 10배)입니다.

우주선이 달까지 이동하는 데 걸리는 시간은 우주선의 종류, 속도, 궤도 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 평균적으로 우주선이 지구에서 달까지 시속 약 5,300km의 속도로 이동하는 데 약 3~4일이 걸립니다. 여기에는 우주선이 지구의 중력을 벗어나 우주를 이동한 후 달 궤도의 중력에 도달하는 데 걸리는 시간도 포함됩니다.

우주선이 달까지 날아가는 데 걸리는 시간은 임무에 따라 다르지만, 평균적으로 3~4일이 걸립니다.

우주선의 궤적이나 경로는 달에 도달하는 데 걸리는 시간에도 영향을 미칩니다. 우주선은 달에 도달하기 위해 종종 '이동 궤적'이라고 불리는 곡선 경로를 따릅니다. 이를 통해 우주선은 지구와 달의 중력을 활용하여 연료를 절약하고 더 효율적으로 이동할 수 있습니다. 정확한 궤적은 임무 요구 사항과 우주 임무의 구체적인 목표에 따라 달라집니다.

최근 몇 년 동안 달 탐사 에 대한 관심이 다시 높아졌으며, 미래에 인간을 달에 다시 보내는 임무와 심지어 달 표면에 인간이 영구적으로 거주할 수 있는 공간을 마련하는 임무에 대한 계획도 세워졌습니다.

이러한 임무에는 첨단 우주선과 기술이 필요할 가능성이 높으며, 과학자 와 엔지니어는 달까지의 여행을 더 빠르고 효율적으로 만들 수 있는 새로운 방법을 개발하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다.

기술이 계속 발전함에 따라 미래에는 시간 여행이 더욱 빨라지고 달과 그 너머를 탐사할 수 있는 새로운 가능성이 열릴지도 모릅니다.

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