달의 앞면과 뒷면 #창어4호 중국 뒷면탐사 착륙준비 #헬륨3

* 2018년 12월 31일

지구에서 달까지의 거리는 평균 38만 4400km, 광속으로 약 1.3초가 걸린다.

달은 자전과 공전 주기가 같아서 항상 같은 면만 보인다.
때문에 지구에서는 달의 뒷면을 볼 수 없다.

달은 태양으로부터 빛을 받아 반사하기 때문에
그 모습은 태양, 달, 지구의 상대적인 위치에 따라 변한다.

음력 3일경은 초승달,  7일경 상현달, 15일경 보름달, 21일경 하현달, 27일일경 그믐달
음력 27일 이후가 되면 달의 모습은 차츰 보이지 않는다.
삭에는 태양과 달, 지구가 일직선이 되어 달이 어두운 쪽을 보이게 되므로 보이지 않는다.

달의 앞면은 망원경으로 보이기 때문에 옛날부터 많은 이름이 붙어있다.
달의 바다는 어두운 현무암질의 넓고 편평한 지대를 말한다.
갈릴레이가 망원경으로 보았을 때 고요한 바다와 같아서 바다라고 불렀다고 한다.

바다(mare)보다 큰 곳은 "대양"(oceanus), 작은 곳은 "호수"(lacus), "만"(sinus), "늪"(palus) 등이다.

달의 앞면(좌)과 뒷면(우)

달의 앞면

달의 뒷면은 앞면과 많이 다른 모습이다.
달의 앞면에는 현무암질의 바다가 많이 존재하지만 달의 뒷면에는 거의 없다.
달의 앞면이 항상 지구를 향해있어 그 중력작용으로
현무암질 용암이 달의 앞쪽으로 많이 분출하였기 때문이다.
달의 뒷면은 대부분이 고지이며 충돌구가 정면보다 많이 분포되어 있다.
최초로 달의 뒷면을 촬영한 우주선은 1959년 소련에서 발사한 루나3호다.

달의 뒷면

달의 반지름은 지구의 약 4분의 1이다.
달의 내부구조는 지각, 맨틀, 핵으로 구분되어 있다.
달의 지각 두께는 평균 50 km로 추정되며
주로 산소, 규소, 마그네슘, 철, 칼슘, 알루미늄으로 구성되어있다.

달은 대기가 없기 때문에 햇빛이 쪼이는 양지는 표면온도가 영상 110℃ 이상, 음지는 영하 150℃ 이하다.
달은 대기가 없기 때문에 빛의 산란이 없어서
산그림자가 새까맣고, 일식 때 가장자리가 뚜렷이 보인다.

일식(eclipse)

일식은 달에 의해 태양이 가려지는 현상,
태양 전체가 가려지면 개기일식, 일부만 가려지면 부분일식,
태양의 가장자리 부분이 금가락지 모양으로 보이면 금환일식.

2015년 3월 북극해에 있는 노르웨이령 스발바르 제도에서 펼쳐졌던 개기일식.
완전히 가린 달이 태양의 코로나에 의해서 둘러쌓인 모습이 보이고,
약 2.5분 후에는 태양의 밝은 면이 다시 모습을 드러낸다.

달에도 지진이 있지만 인체가 느끼지 못하는 미약한 정도로
지구와의 거리 차이에 따라 중력의 변화가 발생하고 이 영향에 의해 생긴다.
달에서도 화산활동이 있지만 아주 미약하다.
달의 화산활동은 오래된 기록에도 많이 남아 있다고 한다.

달에 곰보처럼 보이는 크레이터(crater, 구덩이)는 
앞면에서만 최소 크기가 1Km 이상인 것이 약 30만 개 정도라고 한다.
화산활동 자국도 있겠지만, 대부분은 운석의 충돌로 만들어 졌다는 것이 통설이다.

운석의 지름이 10m정도면 수소폭탄 하나 정도의 에너지가 방출되고,
100m짜리는 지구상의 모든 핵폭탄이 한꺼번에 터지는 것과 같은 위력이 있다고 한다.
달에는 대기가 없어서 모든 크레이터들은 떨어졌을 당시의 그 모습대로 남아 있다.
침식작용이 일어나지 않아서 지구의 지형보다 훨씬 험준하다.
가장 아름다운 크레이터는 티코(Tycho) 크레이터라고 한다.

달 표면 물 분포도. 달의 남극(좌)과 달의 북극(우)
달 남극 주변에 38억리터(ℓ)의 물이 얼음 형태로 존재 [NASA]

달 착륙 50년…우주도전 명장면 쏟아진다
2019년 펼쳐질 우주 파노라마
2018.12.31 19:19:03  
http://news.mk.co.kr/newsRead.php?year=2018&no=813937

중국 올해 37회 로켓 발사...세계 1위 부상...로켓론치 "미 34회·러 18회 발사"
2018-12-26 14:26
http://news1.kr/articles/?3509799

중국 로켓 발사...세계 1위 부상
중국이 로켓 발사에서 약진한 배경은
2014년 중국 정부가 민영기업에도 상용 로켓 개발을 자유화
2018-12-24 12:26:54
http://www.newsis.com/view/?id=NISX20181224_0000511520

중국 창어4호, 인류 첫 '달의 뒷면' 착륙 준비 최종 돌입
이르면 내년 1월 세계 최초로 ‘소프트랜딩’ 실현
2018-12-31 11:12
https://www.yna.co.kr/view/AKR20181231187100083

中 창어 4호, 인류 첫 ‘달 뒷면 착륙’ 준비 궤도 진입
2018.12.31 15:35
http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2018/12/31/2018123101395.html

달 뒷면 탐사에 나선 창어 4호의 임무는? (그림 설명)
달 뒷면에는 뭐가 있을까? 외계인 기지, 우주비행선 잔해?
http://kr.people.com.cn/n3/2018/1211/c207467-9527412.html

인도, 2번째 달탐사선 찬드라얀 2호 2019년 1월 발사 계획

중국은 12월 8일 "창정3호" 로켓에 "창어4호" 탐사선을 실어 발사하는 데 성공했다.
탐사선 창어4호 착륙 시기는 오는 1월 1~3일로 추정된다.

- 추가 -

창어 4호가 달 뒷면에 착륙하는 과정 시뮬레이션 - 중국과학원

中 '창어 4호' 인류 사상 첫 달 뒷면 착륙 성공
2019-01-04 06:51
http://dongascience.donga.com/news/view/26082

중국국가항천국에 따르면,

창어 4호가 3일 오전 11시 26분(한국 시간)
동경 177.6도, 남위 45.5도 남극 에이트켄 분지의 본 카르만 크레이터에 착륙했다고 발표했다.

창어 4호는 엔진 추력을 이용해

달 표면 15㎞ 지점에서부터 점차 속도를 줄여 상공 100m 지점에서 정지했고
자율운행을 통해 오전 11시 26분에 착륙했다.

이어 11시 40분부터는 달 표면에서 촬영한 사진을 지상으로 보내왔다.
현재는 착륙 후 태양전지 패널을 전개한 뒤
파노라마 카메라, 위성 수신 레이더, 적외선 분광기, 중성자 탐지기 등
주요 탐사 장비를 설치하고 있다.
향후 3개월간 달 뒷면에서 탐사 임무를 수행할 예정이다.

중국 ‘달 뒷면’ 최초 착륙…中 우주 굴기 과시
2019.01.03 19:17
http://news.kbs.co.kr/news/view.do?ncd=4108445&ref=A

중국달착륙, NASA도 '달 뒷면 착륙' 직접 축하 뜻 전한 이유는?
NASA 국장, "인류 최초이자 인상적인(impressive) 성공"
2019-01-03 16:18
http://www.viva100.com/main/view.php?key=20190103001611242

中, 달 탐사 12년만에 美 앞질러…거세지는 '우주굴기'
미국도 가보지 못한 달 뒷면 정복…통신문제 해결 표면 사진도 보내
2019-01-03 17:53:08
https://www.sedaily.com/NewsView/1VDW8IHDKP

The first image of the moon's far side taken by China's Chang'e-4 probe

Yutu-2(옥토끼-2호)

中의 '우주굴기 인증샷'…우주패권 경쟁 본격화

세계일보 이우승 베이징 특파원 2019-01-03 18:35
http://www.segye.com/newsView/20190103004093

美·러 앞서 달 뒷면에 인류 첫 착륙 / ‘창어 4호’ 안착·교신 성공
지구와 직접통신 불가능한 곳 / 중계위성 쏘아올려 난관 해소
로봇탐사車로 토양·광물 분석 / 위기감 느낀 美, 우주탐사 재개
올해 민간 달 착륙선 발사 지원 / G2 우주패권 경쟁 본격화 양상

지구에서 보이지 않는 달의 뒷면에 인류 최초로 중국 달 탐사선인 ‘창어(嫦娥) 4호’가 3일 착륙했다.

 

창어 3호는 2013년 달 앞면에 착륙한 바 있다. 중국은 세계 최초로 달 앞·뒷면에 모두 착륙한 기록을 남기게 됐다.

 

미국과 러시아를 앞선 중국 ‘우주 굴기’의 상징적인 프로젝트라는 평가다. 미국도 지난해 미군 우주사령부를 창설키로 하는 등 중국을 겨냥한 우주경쟁에 다시 뛰어들었다. 글로벌 패권을 놓고 맞서는 미·중이 이제는 우주패권 경쟁을 본격화하는 양상이다.

 

3일 중국 중앙방송(CCTV)에 따르면 지난달 8일 중국 쓰촨(四川)성 시창위성발사센터에서 창정(長征) 3호 로켓에 실려 발사된 창어 4호는 이날 오전 10시26분(현지시간) 달 뒷면 착륙에 성공했다.

 

달 뒷면의 동경 177.6도, 남위 45.5도 부근의 예정된 지점인 남극 근처의 폭 186㎞의 폰 카르만 크레이터(운석 충돌구)에 착륙했다고 CCTV는 전했다. 달 뒷면 착륙에 성공한 창어 4호는 이날 통신중계 위성 ‘췌차오(鵲橋)’를 통해 달 뒷면 사진을 보내오는 등 첫 임무를 수행했다. 앞서 지난달 12일 달 궤도에 진입한 창어 4호는 지난달 30일 예정된 착륙 준비 궤도에 들어서 이날 또는 4일 착륙이 예상됐었다.

 

CCTV는 “인류에 의한 첫 달 뒷면 착륙이자 달 뒷면과 지구 간 통신이 처음 이뤄졌다”며 “인류 달 탐사에서 새로운 장을 열었다”고 평가했다.

 

달 뒷면 착륙이 어려웠던 것은 지구와 달 뒷면과의 직접통신이 불가능해서다. 지구에서 보이지 않는 달의 뒷면으로 들어가는 순간 지구와 교신이 끊어지게 된다.

 

중국은 지난 5월 통신중계 위성 ‘췌차오’를 쏘아 올려 지구와 달 뒷면의 통신을 연결해 이 같은 기술적인 어려움을 극복했다.

 

또 달 뒷면이 앞면보다 크레이터(구덩이)가 많아 지형이 복잡하다는 점도 탐사선 착륙이 어려웠던 요인으로 작용했다. 이를 극복하려고 창어 4호는 수직에 가까운 궤도로 착륙을 시도한 것으로 알려졌다.

창어 4호가 탑재한 무인 로봇 탐사차는 달 뒷면 지형을 관찰하는 한편 달 표면의 토양과 광물을 분석할 예정이다.

 

또 천문 관측, 중성자 방사선 탐지, 밀폐 공간 내 식물 재배 등 다양한 임무를 수행하게 될 것으로 관측된다. 외신들은 “창어 4호의 임무가 성공한다면 달 탐사의 가장 중요한 분야 중 하나에서 중국의 우주 프로그램을 선도적 지위로 끌어올릴 수 있을 것”이라고 보도했다.

 

중국의 우주 탐사 활동은 더욱 확대될 전망이다. 중국은 2020년 창어 5호를 발사해 달 표면을 탐사하고 샘플을 채취한 후 탐사차와 착륙선을 모두 지구로 귀환시키는 프로그램을 추진하고 있다. 2020년에는 첫 번째 화성 무인 탐사선도 발사할 계획이다.

 

미국도 중국의 우주 굴기를 견제하며 우주 탐사 재개를 선언했다. 도널드 트럼프 미 대통령은 지난해 12월18일 미군 우주사령부 창설을 담은 행정각서에 서명했다.

 

또 2023년을 목표로 달 유인 탐사 프로젝트도 재개키로 했다. 미국은 1972년 아폴로 17호를 끝으로 달 탐사를 중단했다. 2033년에는 화성에 사람을 보낸다는 계획도 추진 중인 것으로 알려졌다.

 

이 같은 미국의 움직임은 우주경쟁에서 중국에 밀리고 있다는 미국 내 우려를 반영한 것이다. 미국은 민간 우주기업 양성도 본격화하고 있다. 에어로스페이스와 록히드마틴 등 9개사를 선정해 올해 민간 달 착륙선 발사를 지원한다는 방침이다.

중국, 달 탐사 후발국에서 신기록 보유국으로
2004년 달 탐사 프로그램 가동 후 급성장…5년새 달의 전후면 착륙
2019-01-03 21:16
https://www.yna.co.kr/view/AKR20190103139151097

세계 각국이 달 탐사에 뛰어드는 이유는?

헬륨3를 핵융합 원료로 사용하면 방사능이 전혀 발생하지 않는데, 지구에는 거의 존재하지 않습니다.

태양에서 오는 헬륨3가 대기 때문에 지구 표면에는 도달하지 못하지만,
대기가 없는 달에는 표면에 고스란히 쌓여서 많은 양이 존재합니다.

현재 핵융합 반응을 일으킬 때, 사용하는 원료는 중수소와 삼중수소입니다.

그러나 삼중수소는 자연 상태에 거의 존재하지 않아서

핵융합로 내에서 리튬과 중성자를 반응시켜 얻고 있습니다.

헬륨3를 사용하면 리튬을 통해 삼중수소를 만들어 내는 과정을 생략할 수 있고,
방사능이 발생되는 삼중수소와 달리 방사능이 전혀 발생하지 않는 청정에너지를 얻을 수 있게 됩니다.

현재의 기술력으로는 헬륨-3를 이용한 핵융합 반응이 더 어렵지만
향후 핵융합 조건들을 구현할 수 있게 된다면
중수소와 삼중수소 방법을 대체할 수 있을 것입니다.

헬륨3와 중수소의 핵융합 반응

달의 헬륨3 분포, 적색부분에 많음 (지구에는 거의 없음)

달 탐사 경쟁 '후끈'…왜?
달에 관심을 갖는 가장 큰 이유는 헬륨3 때문

2018-12-12 16:24:10
http://science.ytn.co.kr/program/program_view.php?s_mcd=0082&s_hcd=0017&key=201812121624102439

[앵커]

화제의 뉴스를 골라서 과학 기자의 시선으로 분석하는 '과학 본색' 시간입니다.

 

오늘은 이성규 기자와 함께하겠습니다. 어서 오세요. 오늘 준비한 소식 어떤 건가요?

 

[기자]

지난주 토요일이었죠. 인류 최초로 달 뒷면에 착륙할 중국의 '창어 4호'가 발사에 성공했는데요. 달 탐사와 관련한 내용 준비했습니다.

 

[앵커]

이번 달 탐사가 의미가 있는 게, 최초로 달의 뒷면에 착륙하기 때문인데요. 우주를 좋아하시는 분들은 알겠지만, 지구에서는 달의 앞면만 보이잖아요. 그 이유부터 설명 좀 해주시죠?

 

[기자]

한마디로 달의 자전주기와 공전주기가 같기 때문입니다.

 

달의 앞면이 지구만 바라보고 돌아 달의 자전축 입장에서는 자전을 한번 한 것이고 같은 시간 동안 달은 지구를 한 바퀴를 돈 셈이 되는 거죠. 그러니깐 달이 지구를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간 동안 스스로 한 바퀴 자전한 거죠.

 

달의 자전주기와 공전주기는 똑같이 27.3일입니다. 이렇게 자전주기와 공전주기가 같은 것을 동주기자전이라고 합니다.

 

이 같은 현상이 일어나는 것은 지구와 달 사이의 만유인력 때문인데요. 원래는 달의 자전주기가 조금 더 빨랐는데 만유인력이 자전주기에 영향을 미쳐 공전 주기와 같아진 겁니다.

 

[앵커]

그렇다고 달 뒷면을 본 적이 없는 건 아닌데요. 1959년 옛 소련의 루나 3호가 사진을 찍어 전송하기도 했는데요. 이후 달의 뒷면을 탐사했다는 얘기는 들리지 않는데, 어떤 특별한 이유가 있었던 건가요?

 

[기자]

쉽게 얘기하면 달의 뒷면과 지구랑 직접적인 통신이 안 돼요. 지구에서 안 보여서 직접적인 통신이 안 되기 때문에 그동안 탐사에 소홀했다고 볼 수 있는데요. 달 착륙선이 지구에서 보이지 않은 달 뒷면에 들어가는 순간부터 지구와 교신이 끊어집니다.

 

이 문제를 해결하기 위해 중국은 앞서 지난 5월 통신 중계 위성 '췌차오'를 발사했었죠. 췌차오 위성은 달 뒷면과 지구를 동시에 바라보면서 양측 간에 정보를 교환할 수 있도록 돕는 역할을 합니다.

 

[앵커]

달 탐사하면 아무래도 인류 최초로 달에 발을 디딘 미국의 아폴로 11호가 떠오르는데요. 달에 착륙한 나라에는 어떤 국가들이 있나요?

 

[기자]

현재까지 달에 착륙한 나라는 미국과 러시아, 중국 등 3개국뿐입니다.

 

이 가운데 유인 착륙, 즉 직접 달에 사람이 발을 디딘 나라는 미국이 유일합니다. 그만큼 미국이 우주탐사 분야에서는 압도적인 강국이라고 할 수 있죠.

 

미국은 트럼프 행정부가 달에 다시 사람을 보내겠다는 제2의 아폴로 계획을 추진하고 있는데요. 이를 발판으로 앞으로 화성에까지 사람을 보내겠다는 겁니다.

 

[앵커]

미국과 러시아 이외에 아시아 국가들이 부상하고 있는데요. 자세한 내용 소개 좀 해주시죠?

 

[기자]

중국이 이번에 발사한 건 창어 4호인데 중국은 지난 2007년 10월 24일 최초의 달 탐사 위성 창어 1호를 발사했는데요.

 

창어 4호에 이어 2020년까지 창어 5호를 발사해 달에서 직접 시료를 수집해 지구로 가지고 올 계획입니다. 여기에 더해 유인 달 착륙과 달 기지 건설을 목표로 삼고 있습니다.

 

일본도 2007년에 달 탐사 위성을 쏘아 올렸는데요. 일본 우주항공연구개발기구는 2030년 달에 유인 착륙선을 보내는 계획을 구상 중입니다.

 

중국과 일본 외에 인도의 활약도 눈에 띄는데요.

 

인도는 2008년 달 탐사 위성인 찬드라얀 1호를 발사해 달 궤도 진입에 성공했죠. 인도는 두 번째 달 탐사선인 찬드라얀 2호를 내년 발사할 계획인데, 2호에는 착륙선도 같이 보낼 원대한 계획을 가지고 있습니다. 참고로 인도는 2014년 세계에서 4번째이자 아시아에서는 첫 번째로 화성 궤도에 탐사선을 보내기도 했죠.

 

[앵커]

그러면 인도 착륙선은 무인이겠죠?

 

[기자]

당연히 무인이죠. 유일한 건 미국밖에 없고 중국과 일본도 2030년에 하니까요.

 

[앵커]

아시아 국가에서도 경쟁에 참여하고 있는데 사실 아폴로 이후 달 탐사가 주춤했는데 갑자기 세계 각국이 달 탐사에 뛰어드는 이유는 뭐라고 볼 수 있을까요?

 

[기자]

정치적인 면과 과학적인 면으로 설명할 수 있을 것 같은데요.

 

미국이 아폴로 프로젝트를 추진한 것은 구소련이 인류 최초로 인공위성을 쏘아 올려, 그에 따른 충격 때문이었죠. 인공위성의 이름을 따서 스푸트니크 충격이라고 하는데 1957년 이후, 우주탐사에서 소련에 밀리면 안 된다는 위기의식에서 당시 케네디 행정부가 아폴로 계획을 수립했죠. 아폴로 이후 미국은 우주 분야 전 세계 최고의 강자로 군림했는데요.

 

이후 미국은 기본적인 프로젝트는 성공했잖아요. 그러면서 주춤했죠. 그 후 여론이 우주에 돈을 뿌리냐는 미국 내 비판 여론이 거세지면서 NASA 예산이 삭감되는 등 한동안 우주탐사에 주춤했어요.

 

그러는 사이 중국과 인도 등이 바짝 미국의 뒤를 쫓아오면서, 트럼프 행정부 다시 달에 사람을 보내겠다고 제2의 아폴로 프로젝트를 추진하겠다고 했죠.

 

[앵커]

스푸트니크 같은 정치적인 이유가 우주 과학을 발전시킨 것 같은데요. 과학적인 측면에서 어떤 의미가 있는 건가요?

 

[기자]

달뿐만 아니라 화성, 화성 넘어 목성, 토성 등 우주 탐사의 기본 맥락은 우주 탄생의 신비, 생명체 탄생의 실마리를 찾겠다, 이런 건데요.

 

달 탐사의 경우 달이 어떻게 형성됐는지,

또 달의 내부는 어떤 구조로 이뤄졌는지 등을 알아보겠다는 겁니다.

 

이외에도 달과 같은 지구 이외 환경에서 지구 생명체가 생존할 수 있는지, 또 생명체에는 어떤 영향을 미치는지 등의 과학적 실험도 수행하고요.

 

[앵커]

네, 이런 과학적 연구 목적 외에도 달에는 미래 에너지원이 될 수 있는 정말 중요한 자원이 있다면서요?

 

[기자]

네, 사실 달에 관심을 갖는 가장 큰 이유는 이 물질 때문입니다. 바로 헬륨 3입니다.

 

헬륨 3은 핵융합 반응의 원료가 되는 물질로 지구에는 거의 존재하지 않는데요. 달에는 약 백만 톤이 침전된 것으로 추정되고 있습니다.

 

지구는 대기가 있어서 태양에서 날아오는 헬륨 3가 도달하지 못해요. 하지만 달은 지구와 달리 대기가 없어서 태양으로부터 오는 헬륨3이 고스란히 표면에 쌓이기 때문입니다.

 

헬륨 3은 비방사선 원소여서, 핵융합 과정에서 방사능이 전혀 발생하지 않아 진정한 청정에너지를 얻을 수 있습니다. 이런 이유로 과학자들이 달에 있는 헬륨3에 주목하는 겁니다.

 

[앵커]

설명을 듣고 보니 달 탐사에 불이 붙었다는 표현이 적절할 것 같습니다.

우리나라의 달 탐사 계획도 소개해주시죠?

 

[기자]

얼마 전 우리나라가 시험발사체 엔진 시험에 성공했잖아요. 우리나라는 미국 NASA 등과 협력해 오는 2020년 시험용 달 궤도선을 달 궤도에 쏘아 올릴 계획이고 쓰이는 로켓은 미국의 로켓이고요.

 

이어 2030년까지 우리 기술로 개발한 로켓에 달 탐사선을 싣고 달에 착륙하는 것을 목표로 하고 있습니다. 우리 기술로 개발한 로켓에 착륙선을 실어 달에 보내는 데 성공한다면 비로소 우주 강국의 반열에 올랐다고 말할 수 있는 거죠.

 

[앵커]

네, 오래 걸릴 것 같기는 하지만, 기대해보게 되는데요.

오늘은 지구와 가장 가깝지만 많은 비밀을 가지고 있는 달 탐사에 대해 알아봤습니다.

 

오늘 말씀 고맙습니다.