아르테미스 2호 탑재되는 'K-라드큐브'…지구 둘러싼 '밴앨런대' 탐사
강력한 우주방사선의 밴앨런대…우주인·우주장비에 미치는 영향 분석
최소 임무 기한 약 2주 예상…하루 한바퀴 고도 200~7만㎞ 궤도 비행
아르테미스 2호에 실려 우주로 향하는 우리나라 큐브위성 'K-RadCube(K-라드큐브)' 상상도. (사진=우주항공청 제공) *재판매 및 DB 금지
[서울=뉴시스]윤현성 기자 = 미국의 유인 우주 탐사 임무 발사체인 아르테미스 2호에 실려 우주로 향하는 우리나라 큐브위성 'K-RadCube(K-라드큐브)'는 당초 대부분의 위성이 피해야만 하는 강력한 우주방사선 영역인 '밴앨런 복사대(Van Allen Radiation Belts)'를 향하게 된다. K-라드큐브는 54년 만에 이뤄지는 유인 달 탐사에 앞서 강력한 우주방사선이 우주비행사나 우주 장비에 미치는 영향을 분석하는 임무를 수행한다.
우주항공청과 한국천문연구원은 29일 서울 광화문 국가과학기술자문회의에서 브리핑을 열고 미국 항공우주청(NASA)의 유인 달 탐사 프로젝트 아르테미스 2호에 탑재될 K-라드큐브가 모든 지상 준비를 마쳤다고 밝혔다.
아르테미스 2호는 2~4월 기간 중 미국 플로리다주 케네디우주센터에서 발사될 예정이다. 구체적인 발사 예정일은 미국 현지시간(EST) 기준으로 2월6·7·8·10·11일, 3월6·7·8·9·11일, 4월1·3·4·5·6일이다. 아르테미스 2호 미션은 지난 1972년 아폴로 17호 이후 54년 만에 인류가 달로 향하는 임무다. 달에 착륙하진 않지만 4명의 우주비행사가 달 궤도를 도는 유인 비행에 나서게 된다.
아르테미스 2호는 유인 달 탐사 뿐만 아니라 한국과 독일, 아르헨티나, 사우디아라비아 등 4개국의 큐브위성을 동승시켜 다양한 우주 임무를 지원한다. 우리나라의 경우 지난해 우주항공청과 NASA가 아르테미스 2호 큐브위성 이행약정(IA)을 체결하고 K-라드큐브의 아르테미스 2호 탑재를 확정했다.
K-라드큐브는 무게 약 19㎏에 크기는 365.08 x 237.25 x 222.17㎜로 가정용 전자레인지 수준의 부피로 제작됐다. 이 작은 기체에 전개형 태양전지판과 400Wh급 배터리, 자체 추력기, 지상국 교신을 위한 S-밴드 안테나 등이 탑재됐다.
K-라드큐브가 아르테미스 2호에 실려 발사되긴 하지만 달로 향하는 것은 아니다. K-라드큐브는 지구 고궤도(HEO)에서 사출돼 최저 200㎞의 근지점과 최고 7만㎞의 원지점을 오가는 타원형 궤도에 올라타게 된다.
고도 7만㎞의 원지점까지는 아르테미스 2호 발사체의 추력을 이용하게 되나, 근지점인 200㎞를 유지하는 것은 K-라드큐브의 자체 추력으로 기동하게 된다. 근지점이 지구에 너무 가까워질 경우 지구 대기권에 의해 기체가 불탈 수 있어 쉽지 않은 작업이 될 전망이다. 우주청과 천문연도 K-라드큐브가 궤도 안정권에 들어서기 전인 발사 후 2~3일 동안은 24시간 대기 태세로 점검을 진행한다는 방침이다.
우주항공청과 한국천문연구원은 29일 서울 광화문 국가과학기술자문회의에서 브리핑을 열고 미국 항공우주청(NASA)의 유인 달 탐사 프로젝트 아르테미스 2호에 탑재될 K-라드큐브가 모든 지상 준비를 마쳤다고 밝혔다.
K-라드큐브 탑재한 아르테미스 2호, 이르면 내달 발사…K-라드큐브는 달 아닌 지구 고궤도로
아르테미스 2호는 유인 달 탐사 뿐만 아니라 한국과 독일, 아르헨티나, 사우디아라비아 등 4개국의 큐브위성을 동승시켜 다양한 우주 임무를 지원한다. 우리나라의 경우 지난해 우주항공청과 NASA가 아르테미스 2호 큐브위성 이행약정(IA)을 체결하고 K-라드큐브의 아르테미스 2호 탑재를 확정했다.
K-라드큐브는 무게 약 19㎏에 크기는 365.08 x 237.25 x 222.17㎜로 가정용 전자레인지 수준의 부피로 제작됐다. 이 작은 기체에 전개형 태양전지판과 400Wh급 배터리, 자체 추력기, 지상국 교신을 위한 S-밴드 안테나 등이 탑재됐다.
K-라드큐브가 아르테미스 2호에 실려 발사되긴 하지만 달로 향하는 것은 아니다. K-라드큐브는 지구 고궤도(HEO)에서 사출돼 최저 200㎞의 근지점과 최고 7만㎞의 원지점을 오가는 타원형 궤도에 올라타게 된다.
고도 7만㎞의 원지점까지는 아르테미스 2호 발사체의 추력을 이용하게 되나, 근지점인 200㎞를 유지하는 것은 K-라드큐브의 자체 추력으로 기동하게 된다. 근지점이 지구에 너무 가까워질 경우 지구 대기권에 의해 기체가 불탈 수 있어 쉽지 않은 작업이 될 전망이다. 우주청과 천문연도 K-라드큐브가 궤도 안정권에 들어서기 전인 발사 후 2~3일 동안은 24시간 대기 태세로 점검을 진행한다는 방침이다.
지구 둘러싼 '밴앨런 복사대' 우주방사선 측정…우주비행사에 미치는 영향 분석한다
아르테미스 2호에 실려 우주로 향하는 우리나라 큐브위성 'K-RadCube(K-라드큐브)'가 탐사하게 되는 '밴앨런 복사대' 개요. 밴앨런 복사대는 우주방사선을 비롯한 강력한 고에너지 입자들로 이뤄져있다. (사진=우주항공청 제공) *재판매 및 DB 금지
K-라드큐브가 이처럼 지구 고궤도 상에 남는 이유는 지구를 도넛 모양으로 둘러싼 밴앨런 복사대의 우주방사선을 고도별로 측정하기 위함이다. 임무 고도가 200~7만㎞까지 급격하게 벌어지는 것도 이 때문이다.
밴앨런 복사대는 보통 고에너지가 밀집돼있어 일반적인 위성이 피해야 하는 궤도에 속한다. 그간 미국이나 소련(현 러시아), 유럽 등 우주선도국들은 지구 주변 환경 연구를 위해 밴앨런 복사대로 꾸준히 위성을 보내왔는데, 우리나라 위성이 이 지역에 직접 진입하는 것은 이번이 처음이다.
밴앨런 복사대 연구는 앞으로 우주인들이 달이나 화성 등 심우주로 나가는 임무가 잦아질 것으로 예상되면서 그 중요성이 더 커지고 있다. 가장 가까운 천체인 달로 향하기 위해서도 강력한 우주방사선이 밀집된 밴앨런 복사대를 반드시 지나쳐야 하기 때문이다. 이 지역을 지나가는 과정에서 우주비행사들이 방사선에 피폭되거나 장비가 파손될 수 있는데, 이에 대한 안전 장치 마련을 위해 K-라드큐브가 심층 연구에 활용되는 것이다.
밴앨런 복사대의 위험성이 크고 심우주 탐사용 발사체인 아르테미스 2호에 탑재되는 만큼 K-라드큐브는 일반적인 지구 저궤도 위성보다도 더 강력한 내구성을 갖췄다.
아르테미스 2호의 강력한 진동에 버티기 위해 일반 저궤도 위성(10~14G)의 2배 수준인 20G의 진동 규격을 통과하는 구조를 갖췄고, 고궤도 유지를 위한 별도의 기동용 설계까지 접목됐다. 천문연과 나라스페이스 등도 지구 대기와 강력한 우주방사선 등에서 기체가 살아남을 수 있는데 초점을 두고 설계를 진행했다.
밴앨런 복사대는 보통 고에너지가 밀집돼있어 일반적인 위성이 피해야 하는 궤도에 속한다. 그간 미국이나 소련(현 러시아), 유럽 등 우주선도국들은 지구 주변 환경 연구를 위해 밴앨런 복사대로 꾸준히 위성을 보내왔는데, 우리나라 위성이 이 지역에 직접 진입하는 것은 이번이 처음이다.
밴앨런 복사대 연구는 앞으로 우주인들이 달이나 화성 등 심우주로 나가는 임무가 잦아질 것으로 예상되면서 그 중요성이 더 커지고 있다. 가장 가까운 천체인 달로 향하기 위해서도 강력한 우주방사선이 밀집된 밴앨런 복사대를 반드시 지나쳐야 하기 때문이다. 이 지역을 지나가는 과정에서 우주비행사들이 방사선에 피폭되거나 장비가 파손될 수 있는데, 이에 대한 안전 장치 마련을 위해 K-라드큐브가 심층 연구에 활용되는 것이다.
밴앨런 복사대의 위험성이 크고 심우주 탐사용 발사체인 아르테미스 2호에 탑재되는 만큼 K-라드큐브는 일반적인 지구 저궤도 위성보다도 더 강력한 내구성을 갖췄다.
아르테미스 2호의 강력한 진동에 버티기 위해 일반 저궤도 위성(10~14G)의 2배 수준인 20G의 진동 규격을 통과하는 구조를 갖췄고, 고궤도 유지를 위한 별도의 기동용 설계까지 접목됐다. 천문연과 나라스페이스 등도 지구 대기와 강력한 우주방사선 등에서 기체가 살아남을 수 있는데 초점을 두고 설계를 진행했다.
K-라드큐브 임무 기한 최소 2주 전망…발사 6개월 뒤 전세계에 우주방사선 측정 데이터 공개
아르테미스 2호에 실려 우주로 향하는 우리나라 큐브위성 'K-RadCube(K-라드큐브)'의 운영 절차 개요. (사진=우주항공청 제공) *재판매 및 DB 금지
이같은 설계에도 K-라드큐브의 임무 수행 기한은 약 2주 수준이 될 것으로 예상되고 있다. 태양 활동에 따라서 밴앨런 복사대의 에너지 수준이 차이가 날 수 있으나, 우주청과 천문연은 K-라드큐브를 2주 이상 운영하는 것으로 설계했다.
K-라드큐브는 아르테미스 2호가 발사되고 약 5시간 7분 뒤 발사체에서 사출돼 우주공간으로 나오게 된다. 이후 전력 생성, 자세 안정화 등의 과정을 거쳐 발사 후 약 6~7시간 뒤 지상국과의 초기 교신을 시도하게 된다. 이후 추진체를 통한 궤도 조정 및 데이터 교신 등이 이뤄진다.
K-라드큐브의 궤도가 한반도를 지나지 않는 만큼 우주청은 칠레, 스페인, 미국 하와이, 싱가포르(2곳)에 총 5곳의 지상국을 확보했다. 칠레에서 약 90%, 스페인에서 약 8%의 데이터를 처리하게 되며, 근저점에 위치해 K-라드큐브가 빠르게 지나가는 하와이와 싱가포르의 비중은 그리 크지 않을 전망이다. 국내에도 KT SAT(KT샛)의 용인 위성센터와 위성 관제 운용실을 활용해 해외 지상국과 연계해 데이터를 수집하고, 이를 천문연으로 실시간 전송하게 된다.
K-라드큐브가 초기 궤도 조정 단계 등을 무사히 넘기면 이후 약 24~25시간 주기로 궤도를 한 바퀴씩 돌게 된다. 최소 임무 기간이 2주 가량인 만큼 약 14회에 걸쳐서 밴앨런 복사대의 우주방사선을 측정하게 되는 셈이다. 최종적으로 확보된 데이터는 발사 6개월 이후 전세계에 공개될 예정이다.
강경인 우주청 우주과학탐사부문장은 "우주청은 그동안 저궤도 및 달궤도에서의 우주 환경 방사선 관측을 위한 탑재체 개발 연구를 지속해왔으며, 이렇게 축적된 역량을 바탕으로 아르테미스 2호에 K-라드큐브를 탑재하게 됐다"며 "민간 주도로 개발된 K-라드큐브는 한국의 민간 기업 기술력과 국제적 신뢰도가 한층 강화됐음을 보여주는 성과로 보여진다. 우주청은 누리호 발사 성공, 아르테미스 참여 등 우주탐사 기술 확보를 토대로 달을 넘어 화성 심우주로 탐사 영역을 확장해나가도록 하겠다"고 강조했다.
윤영빈 우주항공청장은 "K-라드큐브는 한국의 심우주 큐브위성 개발·운영 역량과 함께, 유인 우주탐사 임무에 적용 가능한 안전성과 신뢰성 기술을 국제적으로 검증하는 중요한 사례"라며 "향후 달 및 심우주 탐사에서 우리나라의 기술적 기여와 역할을 확대하는 계기가 될 것"이라고 말했다.
◎공감언론 뉴시스 [email protected]
K-라드큐브는 아르테미스 2호가 발사되고 약 5시간 7분 뒤 발사체에서 사출돼 우주공간으로 나오게 된다. 이후 전력 생성, 자세 안정화 등의 과정을 거쳐 발사 후 약 6~7시간 뒤 지상국과의 초기 교신을 시도하게 된다. 이후 추진체를 통한 궤도 조정 및 데이터 교신 등이 이뤄진다.
K-라드큐브의 궤도가 한반도를 지나지 않는 만큼 우주청은 칠레, 스페인, 미국 하와이, 싱가포르(2곳)에 총 5곳의 지상국을 확보했다. 칠레에서 약 90%, 스페인에서 약 8%의 데이터를 처리하게 되며, 근저점에 위치해 K-라드큐브가 빠르게 지나가는 하와이와 싱가포르의 비중은 그리 크지 않을 전망이다. 국내에도 KT SAT(KT샛)의 용인 위성센터와 위성 관제 운용실을 활용해 해외 지상국과 연계해 데이터를 수집하고, 이를 천문연으로 실시간 전송하게 된다.
K-라드큐브가 초기 궤도 조정 단계 등을 무사히 넘기면 이후 약 24~25시간 주기로 궤도를 한 바퀴씩 돌게 된다. 최소 임무 기간이 2주 가량인 만큼 약 14회에 걸쳐서 밴앨런 복사대의 우주방사선을 측정하게 되는 셈이다. 최종적으로 확보된 데이터는 발사 6개월 이후 전세계에 공개될 예정이다.
강경인 우주청 우주과학탐사부문장은 "우주청은 그동안 저궤도 및 달궤도에서의 우주 환경 방사선 관측을 위한 탑재체 개발 연구를 지속해왔으며, 이렇게 축적된 역량을 바탕으로 아르테미스 2호에 K-라드큐브를 탑재하게 됐다"며 "민간 주도로 개발된 K-라드큐브는 한국의 민간 기업 기술력과 국제적 신뢰도가 한층 강화됐음을 보여주는 성과로 보여진다. 우주청은 누리호 발사 성공, 아르테미스 참여 등 우주탐사 기술 확보를 토대로 달을 넘어 화성 심우주로 탐사 영역을 확장해나가도록 하겠다"고 강조했다.
윤영빈 우주항공청장은 "K-라드큐브는 한국의 심우주 큐브위성 개발·운영 역량과 함께, 유인 우주탐사 임무에 적용 가능한 안전성과 신뢰성 기술을 국제적으로 검증하는 중요한 사례"라며 "향후 달 및 심우주 탐사에서 우리나라의 기술적 기여와 역할을 확대하는 계기가 될 것"이라고 말했다.
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