한국 우주개발 역사상 최초의 달 궤도선인 ‘다누리(KPLO)’가 5일 오전 8시 8분(현지시간 4일 오후 7시 8분)경 미국 플로리다주 케이프커내버럴 우주군 기지에서 미국 민간 우주기업 스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려 발사돼 약 4.5개월 간 달을 향한 여정을 시작한다.

다누리는 지구와 달, 태양의 중력을 이용해 달 궤도에 진입시키는 ‘탄도형 달 전이방식(BLT)’으로 달로 향한다. BLT는 지구와 달까지 거리인 약 38만4000㎞의 4배에 달하는 최대 156만㎞ 지점까지 비행했다 돌아오는 궤적이다. 다른 궤적에 비해 이동거리가 길지만 직접 달로 향하는 방식에 비해 연료 소모량을 약 25% 줄일 수 있다.

다누리는 가로 1.82m, 세로 2.14m 높이 2.19m로 소형차 크기에, 무게 678kg이다. 고해상도 카메라(항우연 개발)와 광시야편광카메라(한국천문연구원 개발), 자기장측정기(경희대 개발), 감마선분광기(한국지질자원연구원 개발), 우주인터넷탑재체(한국전자통신연구원 개발), 섀도캠(미국항공주국 개발) 등 임무를 위한 총 6개의 탑재체가 실리는 다누리의 무게는 사업 초기 550㎏이었다.

하지만 탑재체 개발 과정에서 이 중량을 맞추기가 어렵다고 판단되며 2019년 9월 다누리 무게를 678㎏으로 상향 조정하고 발사 일정을 연기했다. 무게가 늘어난 탓에 연료 소모를 아끼기 위해 달 궤도로 향하는 비행 궤적도 현재의 BLT로 바꾼 것이다.

당초 다누리가 달로 향하는 비행 방식은 '위상루프전이'였다. 이 방식은 지구를 중심으로 매우 긴 타원형 궤도를 몇 차례 돌면서 서서히 달 궤도에 진입시킨다. 구를 세 바퀴 반 돌 예정이었으며 달에 가기까지 걸리는 예상 기간은 약 30일이었다.

BLT는 미국의 수학자이자 천체물리학자인 에드워드 벨브루노가 개발한 방법이다. 달의 공전속도와 비슷하게 천천히 접근해 달의 중력장에 포획되면서 저절로 달 공전궤도를 형성한다. 지구에서 아무리 높은 곳에 물체를 쏘아 올려도 다른 천체가 없는 한 그 물체는 (탄도 궤도를 취하기 때문에) 결국 다시 지구로 되돌아온다. 하지만 다른 천체가 있다면 그 영향으로 물체가 끌려가면서 궤도가 늘어나고 속도가 느려지게 되는데, 이 과정을 이용해 달에 서서히 접근해 달 중력장에 포획되도록 하는 게 BLT 궤적이다.

다누리는 정상 진입 후 9번의 궤적 변경 기동을 거쳐 달 궤도로 진입하고, 이후 5차례 기동을 통해 목표 궤도인 100㎞까지 진입해야 한다. 잘못된 기동은 자칫 다누리를 우주 미아로 만들 수 있다. 모든 과정을 성공적으로 마치고 나면 다누리는 1년간 매일 12바퀴 달을 돌면서 부여 받은 임무를 수행하게 된다.