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한해 우주 충돌 사고만 12건, 우주 교통사고 감시하는 위성 뜬다

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한해 우주 충돌 사고만 12건, 우주 교통사고 감시하는 위성 뜬다

2020.11.02 16:53
캐나다 노스스타 '스카이락' 구축…퀘이사 관측용 '비싼' 큐브샛도 개발 중
노스스타 제공
캐나다 우주기업인 노스스타는 큐브샛 12기를 우주에 띄워 인공위성 충돌 등을 감시하는 시스템을 구축할 계획이다. 노스스타 제공

초소형 인공위성(큐브샛·CubeSat)은 유닛(U)당 가로 세로 높이가 각각 10cm에 무게는 약 1.3kg인 작은 인공위성을 말한다. 1999년 조르디 푸이그-수어리 미국 캘리포니아폴리테크니크주립대 교수와 밥 트위그 스탠퍼드대 교수가 처음 큐브샛을 만들고 기술 표준도 확립했다.

 

현재는 크기가 0.25~27U, 무게는 0.2~40kg이면 큐브샛으로 부른다. 나노샛 데이터베이스에 따르면 10월 4일 기준 우주에서 활동 중인 큐브샛은 총 1302기에 이른다. 


큐브샛은 크기와 무게를 줄여 개발비를 줄이고, 로켓을 발사할 때 여러 기를 한꺼번에 실을 수 있어 우주 탐사 비용을 절감한다는 점에서 새로운 기술로 각광받고 있다. 특히 민간 우주기업을 중심으로 우주 서비스를 모색하는 ‘뉴스페이스’의 핵심 기술 중 하나로 꼽히면서 최근에는 큐브샛의 기술과 임무도 진화하고 있다.  

 

● 위성 띄워 위성 충돌 감시


캐나다 우주기업인 노스스타(NorthStar Earth and Space)는 유럽 최대 위성제조사인 탈레스 알레니아 스페이스에 최근 큐브샛 3기를 주문했다. 큐브샛 12기를 쏘아 올려 우주 트래픽을 감시하는 ‘스카이락(Skylark)’ 시스템을 구축하는 용도다.

 

노스스타는 12기 중 이번에 주문한 3기를 먼저 조립해 2022년 발사할 예정이다. 나머지 9기는 2024년까지 단계적으로 발사한다. 노스스타가 스카이락 운영을 시작하면 우주에서 인공위성으로 우주 물체를 감시하는 최초의 민간 우주기업이 된다. 


노스스타는 인공위성을 이용해 지구와 우주를 감시하는 서비스를 제공할 목적으로 2015년 설립됐다. 캐나다 정부는 2018년 자국의 우주기술 발전과 인력 양성을 위해 5100만 캐나다 달러(약 434억 원)의 예산을 투입하는 국가 연구개발(R&D) 프로젝트를 진행하면서 이 가운데 1300만 캐나다 달러(약 110억 원)를 노스스타에 지원했다. 


노스스타는 지난달 27일 보도자료에서 “지금까지 우주 궤도에 쏘아 올린 인공위성은 1만 기에 이르고, 이 중 절반이 아직 궤도에 있다”며 “앞으로 10년간 5만 기 이상의 인공위성이 더 발사될 것으로 예상되는 만큼 인공위성 충돌을 막기 위한 우주 트래픽 감시가 매우 중요해졌다”고 밝혔다.  


실제로 최근 우주에 큐브샛을 포함한 인공위성들이 대거 발사되고 있다. 미국의 스페이스X는 우주에 인공위성망을 구축해 초고속 인터넷 서비스를 제공하겠다며 인공위성 1500기 이상을 쏘아 올리는 ‘스타링크’ 프로젝트를 진행 중이다. 지금까지 쏘아 올린 인공위성만 895기에 이른다.


아마존도 지난 7월 미국 연방통신위원회(FCC)로부터 위성 인터넷망 구축 사업인 ‘카이퍼(Kuiper)’ 프로젝트를 추진해도 좋다는 승인을 받아 총 3236기를 쏘아 올릴 계획을 갖고 있다. 

 

유럽우주국(ESA)에 따르면 지난 20년 간 지구 저궤도에서 우주 쓰레기 등 우주 물체가 충돌하는 사고는 연평균 12건가량 발생했다. 


노스스타는 큐브샛 12기를 지구 저궤도에 올려보내 스카이락 시스템을 구축하고 나면, 이를 통해 우주에서 직접 위성 궤도와 경로를 감시해 위성 충돌 위험을 막는다는 계획이다. 스튜어트 브레인 노스스타 최고경영자(CEO)는 “뉴스페이스는 우주의 안전과 지속가능한 발전이 전제될 때 정착될 것”이라며 “스카이락은 인공위성과 같은 우주 물체들이 우주에서 안전하게 임무를 수행할 수 있도록 도울 것”이라고 밝혔다. 

 

볼더 콜로라도대 제공
미국 볼더 콜로라도대 연구진은 45억 여 원의 큰 예산을 투입해 퀘이사를 관측하는 첨단 큐브샛을 개발하고 있다. 볼더 콜로라도대 대기및우주물리학연구소 제공

● 퀘이사 탐사하는 45억 원 큐브샛 개발 중


‘저비용, 고효율’을 내세우는 큐브샛이 거액의 연구비를 투입해 우주의 비밀을 찾는 고성능 천체물리 연구 장비로도 변신 중이다. 미국 볼더 콜로라도대 대기및우주물리학연구소는 미국항공우주국(NASA)의 지원을 받아 400만 달러(약 45억 원)를 투입한 큐브샛 ‘스프라이트(SPRITE)’를 개발하고 있다. 스프라이트는 길이 30cm, 무게 약 18kg인 토스터 오븐 정도 크기로 2022년 발사 예정이다. 


스프라이트의 임무는 우주에서 퀘이사의 잔재를 찾아 포착하는 일이다. 퀘이사는 1950년대 말 처음 발견됐지만, 여전히 많은 것이 밝혀지지 않은 비밀스러운 존재다. 태양계 바깥의 가장 먼 천체로 대략 140억 광년 떨어져 있으며, 가시광선과 전파 등 강력한 전자기파를 뿜어내는 초거대질량블랙홀이라는 정도가 지금까지 알려진 사실이다. 


우주는 빅뱅 직후 별과 은하, 블랙홀 등이 형성될 때 수소 원자가 양성자와 전자로 분리되는 재이온화(전리)가 이뤄지는 시기를 겪었을 것으로 추정된다. 과학자들은 재이온화를 촉발한 엄청난 양의 에너지가 퀘이사에서 나왔을 가능성을 염두에 두고 있다. 


스프라이트 프로젝트 책임자인 브라이언 플레밍 교수는 “스프라이트가 퀘이사의 잔재를 관측한다면 우주가 처음 형성됐을 당시 모습과 이후 어떤 진화 과정을 거쳐 오늘날의 모습을 갖게 됐는지 실마리를 찾을 수 있을 것”이라고 말했다.

 
스프라이트는 이를 위해 퀘이사 근처 은하에서 방출되는 이온을 포착하고, 우리 은하계에서 가장 가까운 대마젤란은하와 소마젤란은하에서 폭발한 별의 잔해를 관측한다. 연구팀은 망원경으로는 포착하기 어려웠던 자외선을 스프라이트가 관측할 수 있도록 검출기에 자외선 반사경을 다는 등 기술을 개발했다. 연구팀은 조만간 스프라이트의 프로토타입을 완성할 계획이다. 

 

플레밍 교수는 "큐브샛은 학생과 젊은 연구자들이 우주 탐사용 기술 개발을 처음부터 끝까지 경험해볼 수 있다는 점에서도 장점이 많다"며 "그간 우주 탐사 프로젝트는 여러 팀이 협업해 이뤄지는 경우가 많아 전체 과정을 경험하기는 어려웠다"고 말했다. 

 

 


 

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