최고령 위성의 장수 방법은? 짱이네

전국 노래 자랑의 사회자 송해 선생님은 올해 92세임. 장수는 물론 여전히 왕성하게 활동하는 모습이 더 놀랍습니다. 그의 건강 노하우는 규칙적인 생활과 간소한 밥입니다. 정지 궤도 위성 안에 일반적인 설계 수명을 넘어 40년 가까이 맹활약한 최고령 인공 위성이 있습니다. 믹크의 정지 궤도 위성'GOES-3'이 주인공이다. 이 위성은 어떻게 그 오랜 세월 동안 작동하고 하인도 아닌 3개의 임무를 모두 훌륭하게 해냈을까요?

>

GOES는 미국 해양대기청(NOAA)에서 운용하는 기상위성 시리즈로, "정지궤도 환경위성"(GOES, Geostationary Operation Environmental Satellite)의 은어이다. 하나 975년부터 20하나 8년 3월까지 모두 하나 7대가 발사됐지만 GOES-3은 그 중 세번째로 하나 978년 6월 델타 로켓에 실려서 3만 6,000km상공의 궤도에 안착했다.GOES-3은 오메리카만 아니라 전 세계에 기상 데이터를 다시 공문, 인명과 재산을 지키는 데 크게 기여한 거예요. 가장 유명한 사건은 미국 역사상 가장 강력했던 세인트헬렌스 화산 폭발이다. 하나 980년 5월 화산 폭발로 초대형 산사태와 다함게, 워싱턴 주 전역을 그 다소움 뒤덮을 정도로, 아주 많이 난 양의 화산재가 분출했다. 이때 GOES-3위성이 화산재 구름의 분포와 이동 경로를 추적한 데이터 덕분에 항공기에 위험 지면을 경고할 수 있었다고 합니다.발사 하나 0년째의 하나 988년 GOES-3은 첫번째 경력에서 명예 은퇴했다. 위성에 탑재된 영상장비가 설계수명을 마쳤기 때문이다. 인공위성 탑재체는 열악한 우주 환경에서 사용되기 때문에 내구 연한이 짧습니다. 태양광에 자주 노출하는 카메라 반사경과 렌즈 같은 부속은 표면이 더 빨리 변색되어 제대로 성능을 발휘할 수 없겠네요 "GOES-3번 영상 장치의 노후화로 더 이상 좋은 사진을 찍을 수 없게 되고, 기상 위성의 임무를 마칩니다.물론 여기가 끝이 아니었습니다. GOES-3은 여전히 관제 센터와 의사 소통을 즐길 수 있으며 궤도 유지에 필요한 연료도 상당량이 남아 있었다. 나머지 연료를 이용해 적도상에 머물러 태평양 통신선이라는 새로운 임무를 맡게 됩니다. GOES-3은 20하나 6년 마침내 모든 임무를 마치고 영면합니다. 마지막 남은 연료를 분사해 묘지 궤도(Graveyardorbit)로 올라간 것이다. GOES-3가 활동한 38년 하나 3개의 시기는 지구 궤도에서 임무를 수행한 세계 최장 인공 위성 작동 기록에 남게 되었습니다.

>

단순하게 보면 인공위성은 지구의 중력과 원심력 사이에 평형을 이루는 지점에 있기 때문에 영원히 같은 궤도를 돌아야 할 것이다. 그러나 지구가 완벽한 공보다 타원형에 가깝고 지표면의 고도차로 중력이 균일하지 않게 작용할 것이다. 역시 태양계 행성과 위성의 인력, 우주에서 날아온 자기 입자의 척력(두 물체가 서로 밀치는 힘)이 인공위성을 끊임없이 밀어 당겨요. 이렇게 인공위성의 운행을 방해하는 힘을 '궤도 섭동력'이라고 합니다.인공위성은 궤도섭동력에 맞서 궤도위치 유지를 위해, 자세제어용 구동기의 모멘텀을 줄이기 위해 많은 연료를 사용한다. 작은 추력기를 작동시켜 수시로 위치와 자세를 제어한다. 그래서 얼마나 과도한 연료를 많이 실을 수 있느냐에 따라 수명에 큰 차이가 생깁니다. 이 댐의 특성상 궤도를 자주 수정해야 하는 군사위성이 사용기간이 가장 짧은 것도 이 때문이다. 하나방의 위성도 처음부터 목표 궤도에 오르지 못하면 제 위치를 찾아가는 데 연료를 많이 쓰게 돼 미리 계획보다 수명이 단축됩니다.태양 흑점 폭발이 과도한 외계 우주방사선, 우주쓰레기 충돌처럼 내용 없는 사고도 인공위성의 수명을 위협하는 요인입니다. 이상현상 정도가 심할 경우 위성은 자체에서 가장 안전한 상태의 안전모드로 전환될 수도 있을 것이다. 불필요한 장치의 전원을 모두 끄고, 하나의 종류의 가수면 상태에 빠지는 것이다. 안전모드 정세를 작성하면 지면관제소는 위성에 어떤 사고가 났는지, 언제부터 안전모드 상태인지를 확인하고 시스템 재기동 등 복구절차를 밟게 됩니다.몸집이 큰 정지 궤도 위성은 적재 연료량이 많고 높은 곳에서 활동하기 때문에 궤도 섭동력의 영향이 상대적으로 적습니다. 수명도 하나 0~하나 5년 정도로 저·쥬은그에도 위성보다 길지요. GOES-3은 두번 경도 위치를 바꾸다 중에서도 하나 0년간 기상 위성으로 있는 춤을 다했습니다. 하나 0년 동안 이다 춤을 수행하고 두번만 경도 위치를 바꾸었습니다. 적게 쓰고 적게 움직인 셈이죠.

>

한국 국적의 위성도 임무의 수명을 3배로 나쁘지 않고 훨씬 넘어 활약하고 있습니다. 2006년 발사된 다목적 실용 위성 아리랑 2호임. 아리랑 2호는 설계 수명이 3년 이옷움니다. 그러나 효율적 운영의 덕분에 무려 3번 나쁘지 않고 임무가 연장되었는데요. 아리랑 2호는 20하나 5년 하나 0월 영상 장비 노후화로 공식적인 임무에서 은퇴할 때까지 약 250만장의 지구 관측 영상을 획득했습니다.. 여전히 추진 연료가 많이 남아 있고, 최근에도 궤도를 돌아 지구에 영상을 보내고 있습니다. 하루하루 국내 최장의 인공위성 신기록을 갱신하고 있는 것입니다.요즘도 국내 첫 정지 궤도 위성인 천리안 하나호 운영 기간을 2020년까지 2년 연장하게 되었습니다. 한국항공우주연구원은 과기정통부와 함께 산학연 마스터로 구성된 연구위원회를 구성하고, 20하나 7년 9~하나 0월 천리안 하나호 운영의 연장 여부를 표결하기 위한 기술 교무욜을 실시했습니다.. 그 결과 위성 본체 및 탑재체, 지역국 시스템 등 모든 부문이 정상 작동 중인 것으로 확인됐다. 또 교신 및 궤도 유지 상태가 양호하고 나머지 연료량도 충분히 남아 있어 임무 연장 표결을 내렸습니다.

>

기획/제작:항공우주Editor오요한자문/감수:정지궤도복합위성사업단 용기력 박사

>