최근 달 탐사는 새로운 국면을 맞았습니다. 왜냐하면 달에서 예상보다 훨씬 많은 물의 존재가 발견됐기 때문입니다. (2010년 나사 결과 발표) 지금 벌어지는 달 개척은 달이 목표가 아닙니다.
달을 더 먼 우주로 가기 위한 중간 기착지로 사용하기 위함이죠. 달에서 물의 존재가 확인 되었고 그로인해 사람이 머무를 수 있는 초소 조건이 형성이 되고, 달의 낮은 중력으로 달을 중간 기착지로 삼을 경우, 훨씬 낮은 비용으로 더 먼 우주를 탐사하는 것이 가능해지기 때문이죠.
우주선을 어떠한 천체의 궤도에 올리기에서 사용하는 가장 보편적인 방법은, 일단 달에 한정해서 설명하면
1. 일단 지구를 도는 일정한 궤도에 올려놓는다
2. 그 궤도에서 지구중심으로 해서 달까지 거리까지 그릴 수 있는 타원궤도를 그리고 그 타원궤도를 상정해서 우주선을 가속시킨다.
3. 달에 진입하면 지구-달 타원궤도에서 달궤도에 맞게 다시 속도를 줄인다
이러한 방식을 취합니다. 전문적인 용어로 호만전이궤도라고 합니다.
하지만 이 방식에서 문제는 달궤도에 우주선이 도달했을시 다시 감속시키는데도 많은 연료를 소모시켜야 한다는 것입니다. 비행기를 착륙시켜서 활주로에서 속도를 줄일때 역추진 브레이킹 거는 것을 생각하시면 됩니다.
지구에서야 대기가 있기 때문에 대기와의 상호작용으로 속도를 가속시킬때 에너지가 많이들기는 하지만 속도를 줄일때는 에너지 소비에서 이득을 얻을 수 있죠. 가만히 놔두면 알아서 브레이킹 되니가요. 하지만 우주에서는 애초 이러한 방식이 불가능합니다. 가속시킬때 에너지만큼 감속시킬때도 비슷한 수준의 에너지를 소모시켜야 하죠.
물론 금성이나 화성 또는 목성과 같은 가스형 행성처럼 대기가 있는 천체의 궤도진입의 경우 대기마찰력을 이용해서 브레이킹을 할 수도 있지만 달은 대기도 없는지라 순수 우주선의 연료로 브레이킹을 해서 궤도에 진입해야 합니다.
항우연에서 언급한 방식은 전형적인 호만전이궤도를 통해 달에 도달한뒤 속도를 줄이겠다는 개념이 아니라 아예 달이 지구주위를 공전할때의 속도와 우주선이 달의 특정궤도를 돌때의 속도를 고려해서 그 속도에 맞게 달에 접근시키겠다는 것입니다. 브레이킹에 많은 에너지를 소모시키지 않고 스무스하게 달궤도에 진입하겠다는 것입니다.
쉽게말해 위에 제 댓글에서의 스케이트 보드를 예로 들자면 스케이트 보드의 속도를 거의 기차속도에 맞춘뒤 올라타는 것과 비슷합니다. 이게 사실 항우연에서 계획하는 탐사선이 연료를 줄일 수 있는 방법의 핵심입니다. 중력을 이용한다느니 뭐니는 그냥 뻘소리에요.