"1열 종대 헤쳐모여"…줄 맞춰서 도는 인공위성이 있다

한국천문연구원이 개발한 우주기상관측 군집(群集)위성 ‘도요샛(사진)’이 나노급 위성으로는 세계 최초로 편대비행에 도전한다.

8일 과학기술정보통신부에 따르면 한국형 발사체 ‘누리호’는 도요샛 등을 포함한 8개 탑재체를 싣고 오는 24일 오후 6시 24분 발사된다.

도요샛은 가로 세로 높이 각 30X20X10㎝ 무게 10㎏ 큐브위성 4기로 구성됐다. 고도 550km 태양동기궤도에서 남북으로 일렬 비행하는 종대 비행과 동서로 나란히 비행하는 횡대 비행을 각각 시도한다.

위성 편대비행은 2기 이상 위성 간 상대 거리와 궤도 형태를 일정하게 유지하는 기술이다. 최근 군집위성을 이용한 관측 임무 중요해지는 추세다. 편대비행에는 GPS 자료 등을 활용한 정확한 궤도 예측기술과 제어기술이 필요하다. 

중량 10kg 이하 나노급 위성으로는 최초로 편대 비행을 시도하는 도요샛은 발사 후 한 달간 4기 위성이 각각 상태 및 관측기 검보정 임무를 수행한다. 초기 속도 차이에 의해 위성 간 거리가 최대 수천㎞ 벌어질 것으로 예상된다.

초기 운용이 종료된 후 위성에 장착된 추력기를 사용해 4기의 위성을 한 곳으로 모은 뒤 1열 종대 비행임무가 시작한다. 1열 종대 비행 임무는 약 3달 간 진행된다. 위성 사이 거리는 10㎞ 이내에 불과할 전망이다. 우주 날씨의 시간적 변화를 관측할 수 있을 것으로 예상된다.

종대 비행이 종료된 후에는 궤도 제어를 통해 동서 방향으로 거리를 증가한다. 최대 수백㎞ 떨어질 것으로 예측된다. 횡대 비행은 3개월 동안 이뤄진다. 우주 날씨의 공간적 변화를 관측하는 것이 목적이다.

각 도요샛에는 총 5기의 기기가 탑재된다. 지구 자기장을 따라 침투하는 전자의 스펙트럼을 관측하는 입자검출기, 플라즈마의 밀도와 온도를 관측하는 랑뮈어 탐침기, 지구 자기장의 미세한 변화를 관측하는 자력계, 감마선 폭발 시 분출되는 X선을 관측하는 감마선 버스트 모니터 등이다.

도요샛은 이를 통해 1초 이내 짧은 시간 깜빡이는 오로라를 관측하고, 위성 통신 및 GPS를 교란할 수 있는 전리권 플라즈마 버블을 연구한다. 미국 항공우주국은 도요샛이 관측한 자료를 제공 받아 천문연과 공동 연구를 수행한다.

누리호의 주 탑재위성은 차세대소형위성 2호기다. 가로·세로·높이 97.4×134×82㎝, 무게 180㎏의 차세대소형위성 2호기는 KAIST 인공위성연구소가 제작했다. 영상 레이더(SAR)를 국산화해 설치했다. 

SAR은 해상도 5m, 관측 폭 40㎞의 X대역(주파수 8~12㎓) 마이크로파로 지구를 관측한다. 보통의 광학카메라와 달리 빛과 구름의 영향을 받지 않는다. 야간 및 악천후에도 지상 관측이 가능하다는 뜻이다. 이 위성은 한반도 이상기후에 영향을 주는 북극 해빙 변화, 해양 오염 탐지 등에 활용된다.

이외에도 우주 부품 전문기업 루미르, 져스텍, 카이로스페이스가 제작한 큐브위성 3기가 궤도에 투입돼 우주 방사선을 검출하고 광학 카메라의 성능을 검증한다. 또 우주쓰레기 경감 기술도 실증한다.

김진원 기자

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