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▲  달 우주환경 모니터(LUSEM) 비행모델 사진.
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우리나라 과학 기술로 개발한 '달 우주환경 모니터(LUSEM)' 탑재체가 미국 NASA의 민간 무인 달착륙선 노바-C(Nova-C)에 탑재돼 달 앞면 저위도 '라이너 감마(Reiner Gamma)' 지역의 우주환경 관측 임무를 수행한다. 

과학기술정보통신부(장관 이종호, 아래 과기정통부)와 한국천문연구원(원장 박영득, 아래 천문연)은 4일 "미국의 무인 달착륙선을 통해 2024년 달에 발사해 과학 임무를 수행하기 위한 '달 우주환경 모니터(LUnar Space Environment Monitor : LUSEM)' 탑재체의 개발이 완료되어 미국으로 이송을 시작했다"고 밝혔다. 

과기정통부에 따르면, LUSEM(루쎔)은 천문연이 국제 달 탐사 공동연구 추진을 위해 미 NASA의 CLPS(Commercial Lunar Payload Services, 민간 달 탑재체 수송 서비스) 계획에 참여해 개발한 탑재체이다. CLPS 계획은 미국 아르테미스 프로그램의 하위 계획으로서, NASA 주관으로 달의 과학적 탐사, 상업적 개발 등과 관련된 탑재체를 실은 무인 달착륙선을 매년 발사하는 계획이다. 

NASA는 사업 기획·관리를 담당하고, 입찰을 통해 선정된 민간 기업이 무인 달착륙선을 개발·발사·착륙·운영하게 된다. 천문연은 착륙선에 탑재할 과학 탑재체 중 4종을 개발해 달 탐사 과학 임무를 공동으로 수행해 나갈 예정이다. 천문연이 개발하고 있는 탑재체는 ① 달 표면 우주환경 모니터(LUSEM) ② 달 표면 자기장 측정기(LSMAG) ③ 달 표토 3차원 영상카메라(GrainCams) ④ 달 표면 우주방사선 측정기(LVRAD) 등 4종이다. 

특히 LUSEM은 50킬로전자볼트(50keV) 이상의 고에너지 입자를 검출할 수 있는 센서로서, 천문연 주관으로 선종호 경희대 우주과학과 교수 연구팀과 함께 개발한 과학 탑재체다. 국내업체인 쎄트렉아이가 제작을 담당했다. 
 

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▲  Nova-C 및 LUSEM 착륙 예정지 라이너감마(Reiner Gamma) : 달의 앞면 적도 서쪽에 위치하고 있으며, 무늬로 인해 굴곡이 있는 것처럼 보이나 평평한 평면지대임.
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과기정통부는 "지구 표면과 달리 대기권 및 지구 자기장 등의 보호를 받지 못하는 달 표면에서는 심우주로부터 날아오는 고에너지 입자가 직접 검출되는 것으로 알려져 있다"면서 "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 제기되어 왔다"고 설명했다. 

이어 "이런 필요성을 바탕으로 NASA는 2021년 11월, 2024년 발사할 계획인 인튜이티브 머신즈(Intuitive Machines)사의 무인 달착륙선 노바-C(Nova-C)에 한국이 개발한 LUSEM을 탑재한다고 발표했다"면서 "Nova-C는 달 앞면 저위도 '라이너 감마(Reiner Gamma)' 지역에 착륙하여, LUSEM을 통한 우주환경 관측을 포함해 표면 지형 관측, 국소 자기장 측정, 협력적 자율분산주행 로버군 전개, 레이저 반사경 배치 등의 임무를 수행할 예정"이라고 부연했다. 

LUSEM은 이날(4일) 항공포장을 마친 뒤 미국으로 이동한다. 우선 무진동 차량에 실려 대전을 출발해 인천공항에 도착한 후 항공운송을 통해 텍사스주 휴스턴에 위치한 인튜이티브 머신즈(Intuitive Machines)사로 이송될 계획이다. 

이후 천문연이 NASA 주관 하에 LUSEM을 2024년 초까지 Nova-C에 장착한 뒤, 같은해 말 SpaceX사의 팰컨-9(Falcon-9)를 통해 발사하는 것을 목표로 착륙선과의 인터페이스 시험 및 기능시험 등의 발사 준비 작업을 수행할 예정이다.
 

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▲ Nova-C 및 LUSEM 탑재체 형상(안) LUSEM은 센서부와 전장부, 그리고 두 장치를 연결하는 전선으로 이루어져 있다. 이 중 센서부는 고에너지 입자를 관측하는 주 장비로서, 위와 아래의 양방향 관측이 가능한 검출기 2기로 구성되어 있다. 두 쌍의 검출기는 각각 한쪽은 전자를, 다른 한쪽은 양성자를 검출한다. 그리고 위쪽을 바라보는 검출기는 우주에서 날아오는 입자를 검출하고, 아래쪽을 바라보는 검출기는 달 표면에 반사되는 입자를 확인하여 상호 차이를 분석하게 된다. 전장부는 센서부를 제어하고 신호를 처리하며 전원을 공급하는 등의 역할을 수행한다.
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조선학 과기정통부 거대공공연구정책관은 "아르테미스 약정 서명 후 추진해온 첫 번째 협력 프로젝트가 성공적으로 진행되어 매우 뜻깊게 생각한다"면서 "다누리의 성공에 이어 한-미 우주탐사 분야의 협력이 지속적으로 이루어지고 있는 만큼, 앞으로도 아르테미스 프로그램에서 우리나라의 참여 범위를 확대하고 우주분야 국제공동연구의 장을 넓혀나가기 위해 노력하겠다"고 말했다. 

박영득 한국천문연구원장도 "LUSEM은 우리나라의 자랑스러운 과학 탑재체 중 하나"라며 "우주탐사 시대에 필요한 우주환경에 대한 여러 가지 정보를 전해줄 것으로 기대한다"고 밝혔다.