[과학핫이슈]양으로 밀어붙인다...작지만 강한 편대비행 위성 '도요샛'

도요샛 편대비행 가상도. 사진=한국천문연구원
<도요샛 편대비행 가상도. 사진=한국천문연구원>

“때로는 종대로, 때로는 횡대로”

크기가 아주 작은 나노(큐브) 위성으로는 처음으로 편대 비행을 선보일 위성 '도요샛(영어명 SNIPE)' 비행모델(FM)이 지난 15일 공개됐다. 우리가 이룬 또 하나의 우주 성과다. 한국천문연구원이 사업을 총괄하고 한국항공우주연구원, 연세대 등이 수년간 힘을 합쳐 성과를 이뤄냈다.

도요샛의 가장 큰 특징은 편대비행을 한다는 점이다. 종대와 횡대로 4기 위성이 일렬을 이루는데, 이런 편대비행은 우리나라에서 처음 시도하는 것이다. 세계 기준으로도 드물기는 마찬가지다. 특히 나노위성으로는 세계 최초 결과물이다. 4기 위성 이름은 가람, 나래, 다솔, 라온이다.

각 위성이 서로를 인지해 각자의 거리에 변화를 주고 칼 같은 대형을 유지한다. 편대비행을 하게 되면 위성 하나를 쓸 때보다 월등한 성능을 발휘할 수 있다. 특히 보다 세밀한 관측이 가능해진다.

인공위성은 지구를 공전한다. 본래 지나간 곳만 관측할 수 있고, 한 번 지나면 지구를 한 바퀴 돌아야 해 다시 같은 곳을 지나는데 적잖은 시간이 걸린다. 여러 위성이 편대비행을 한다면 당연히 이런 단점을 어느 정도 보완할 수 있다.

15일 공개된 나노위성 도요샛(SNIPE) 비행모델 4기 모습. 사진=한국천문연구원
<15일 공개된 나노위성 도요샛(SNIPE) 비행모델 4기 모습. 사진=한국천문연구원>

작은 크기도 도요샛이 가진 큰 특징이다. 도요샛 나노위성 네 쌍둥이는 각각 무게가 10㎏에 불과한 아주 작은 위성이다. 이런 형태의 위성은 지난 1999년 미국 스탠퍼드대에서 제작한 큐브위성이 시초다. 실전보다는 교육을 위한 용도로 제작됐지만, 이후 우주 분야에 적잖은 반향을 불러 일으켰다. 낮은 비용으로 우주시스템을 구현하고, 더 많은 이들이 우주에 도전하는 기반으로 활용되고 있다. 처음에는 성능이 뒤떨어졌지만, 이내 성능이 올라가면서 기존 중대형 위성 임무 대체에까지 활용 영역을 넓혀가고 있다. 제작 비용이 낮은만큼 여러대 위성을 한 번에 운용하기에도 적합하다.

도요샛은 고도 500㎞ 태양동기궤도에서 우주 날씨 변화를 관측하게 된다. 새해 6월쯤 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 발사될 예정이다.

맡게 되는 임무는 근지구 우주 환경 연구다. 영어명인 'SNIPE'는 '규모가 작은 자기권 및 전리권 플라스마 실험'을 뜻한다. 태양과 자기권, 전리권을 탐구해 우주날씨, 태양풍의 비밀을 푸는데 기여하게 된다.

우주날씨는 우리가 우주에 본격 진출하기에 앞서 풀어야 할 숙제다. 특히 태양에서 불어오는 태양풍은 끊임없이 지구에 막대한 영향을 끼친다. 위치확인시스템인 GPS 오차를 증가시키고, 지구 내 전력망에 손상을 가하기도 한다.

도요샛은 이런 태양풍과 자기권 및 전리권에 존재하는 플라스마 분포 미세 구조를 관측하게 된다. 우주 플라스마는 지구의 공기처럼 공간마다 분포가 다르다. 마치 공기처럼 흐르기까지 한다. 이 때문에 이것에 영향을 받는 우주 날씨 변화를 파악하기가 매우 어렵다. 이런 높은 난이도 탓에 지금까지는 연구 사례가 매우 드물었다.

도요샛은 태양으로부터 불어오는 고에너지 입자와 자기장이 지구 주변에서 상호작용하며 일으키는 변화를 기록한다. 고에너지 입자 검출기, 전리권 플라즈마 측정센서, 정밀 지구 자기장 측정기 등을 탑재해 이를 가능하게 한다.

도요샛은 우리나라가 근지구 우주 플라즈마 연구를 선도하는 세계 수준의 경쟁력을 갖추도록 하는 핵심 기반이 된다. 앞으로 새로운 시도를 맞이하는 마중물 역할도 한다. 적은 비용이라는 나노위성 특성상 많은 기업이 관심을 가질 수 있다.

김영준기자 kyj85@etnews.com