누리호에 탑재되는 실용위성 8기의 종류와 역할은?

차세대 소형위성 2호 등 8기 탑재…지상·우주날씨 관측·우주방사능 측정

(톱스타뉴스 김명수 기자) 연합뉴스에 따르면 누리호에는 모두 8기의 인공위성이 실린다.

주탑재위성인 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소의 차세대 소형위성 2호와 부탑재위성인 한국천문연구원의 큐브(초소형) 편대위성 도요샛 4기, 민간기업 카이로스페이스·져스텍·루미르가 개발한 큐브위성 각 1기를 포함해 총 8기가 그 주인공.

3차 발사에 탑재되는 위성들에는 실용위성이 포함돼 실제 지상 관측이나 우주 방사능 관측 등 위성 본연의 임무를 수행한다는 점이 지난해 6월 누리호 2차 발사 때와 크게 다르다. 처음으로 우리 발사체를 통해 실용위성을 우주 궤도에 올림으로써 상업적 우주 개척의 가능성을 타진한다는 점에서 의미가 크다.

이번 발사가 국내 첫 '실전 발사'로 불리는 이유이기도 하다. 2차 발사 때에도 실제 위성이 탑재되었지만, 당시 주탑재위성은 '성능검증위성'으로 위성 자체 임무보다는 발사체(누리호)의 투입성능을 검증하는 것이 가장 주된 임무였다.

3차 발사에서는 위성들이 탑재되고 우주 공간으로 사출되는 방식도 2차 때와 차이가 있다.

2차 발사 때 큐브위성들은 로켓이 아닌 성능검증위성에 탑재됐다.

당시 누리호 3단 로켓 연소가 끝난 뒤 성능검증위성이 먼저 분리되고, 이후 성능검증위성이 자세를 잡은 뒤 이 위성에 탑재된 큐브 위성들을 하나씩 사출했다.

이 때문에 큐브 위성들은 성능검증위성이 궤도에 오른 지 만 7일째 되는 날부터 이틀에 하나씩 간격으로 사출돼, 전체 위성 5기가 모두 제 궤도에 오르기까지 약 보름이 걸렸다.

하지만 3차 발사에서는 주탑재위성과 부탑재위성 모두 3단 로켓에서 바로 우주로 사출된다.

누리호가 발사되고서 783초 후 고도 550km에 이르면 주탑재 위성인 차세대 소형위성 2호가 먼저 3단 로켓에서 분리된다. 이후 20초 단위로 나머지 7개 큐브 위성도 3단 로켓에서 발사관을 통해 차례로 우주공간에 쏘아 올려지게 된다.

전체 위성 분리 과정이 발사 15분이 조금 넘는 923초 만에 끝나는 셈이다.

◇ 차세대 소형위성 2호, 국산 X-대역 레이더로 지구관측

주탑재위성인 차세대 소형위성 2호(NEXTSAT-2)는 중량 180㎏, 임무수명 2년으로 고도 550km 태양동기궤도에서 국산 소형 X-대역 영상레이더(SAR)를 이용해 지구를 관측하고, 우주 방사선과 우주 폭풍을 관측하는 임무를 지니고 있다.

국내 기술로 개발된 SAR이 우리 위성에 탑재되는 것은 이번이 처음이다.

SAR은 빛과 구름 영향을 받지 않고 주야간 지상 관측이 가능한 장비다.

최대 40km 관측 폭으로 5m 해상도로 지상 관측이 가능하다. 지상에 있는 버스를 구분할 수 있는 정도다.

SAR이 관측한 영상을 활용해 해빙의 이동정보를 분석해 북극 해빙 변화를 탐지하고, 산림영역 변화를 탐지해 기후변화로 우리나라 산림 영역에 대한 생태 변화가 있는지 연구하며, 유류 유출 등으로 인한 해양 오염도 추적할 예정이다.

위성에 실린 우주방사선 관측기는 근지구궤도에서 중성자와 하전입자에 대한 우주방사선을 정밀 측정, 태양활동 상승주기의 우주방사선 변화와 우주 환경 영향을 연구한다.

이밖에 상변환물질(PCM) 적용 열제어장치, X-대역 전력 증폭기, GPS/갈릴레오 복합항법수신기, 태양전지 배열기 등도 탑재돼 기술 검증을 한다.

차세대 소형위성 2호는 주관제소인 대전 카이스트 지상국, 부관제소인 스웨덴 보덴 지상국, 비콘 수신소인 남극 세종기지 등과 교신하며 임무를 수행한다.

◇ 러시아 발사 무산된 도요샛, 루미르·져스텍·카이로스페이스 큐브위성도 탑재

누리호에는 4~10㎏ 무게의 큐브위성도 7기 탑재된다. 이들도 우주방사능 측정, 우주날씨 미세구조 관측 등 각각의 임무를 수행할 예정이다.

한국천문연구원이 개발한 과학위성 도요샛은 애초 러시아 소유스-2(Soyuz-2) 로켓에 탑재돼 발사될 예정이었지만, 러시아-우크라이나 전쟁으로 러시아 발사가 무산된 이후 누리호의 승객이 됐다.

도요샛은 10㎏급 큐브위성 4기가 편대 비행을 하며 우주 날씨의 미세구조를 관측한다.

하나의 위성을 활용한 우주 날씨 미세구조 관측 한계를 극복, 다중위성을 활용해 플라스마의 시간적, 공간적 변화를 관측할 예정이다.

하나의 궤도 평면상에서 위성군이 남북 방향 일렬로 비행하며 우주 날씨의 시간적 변화를 관측하는 한편, 동서 방향으로 횡대 비행을 하며 공간적 변화도 관측한다.

도요샛이 관측한 자료를 이용해 미국항공우주국(NASA)과 공동연구도 수행할 계획이다.

또 다른 부탑재위성인 우주전문기업 루미르의 LUMIR-T1은 10㎏으로 우주방사능 측정과 우주방사능에 대한 오류 극복기능을 우주공간에서 실증할 계획이다.

져스텍의 JAC는 중량 4㎏으로 이번 탑재 위성 중 가장 가볍다. 해상도 4m의 우주용 광학관측카메라를 탑재하고 관측 영상을 획득할 예정이다.

카이로스페이스의 KSAT3U 위성은 지표면 편광 관측을 통해 기상현상을 관측하고 우주쓰레기 경감 기술을 실증한다.

김명수 기자

reporter@topstarnews.co.kr

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