발사 11시간뒤 교신이 주목적 다양한 우주환경 관측은 ‘덤’

탑재 ‘나로과학위성’ 임무는

나로호를 타고 우주를 향해 날아갈 ‘나로과학위성’은 애초 더미위성(궤도 진입만 확인할 수 있도록 송수신 장치만 있는 위성)에서 과학위성으로 탈바꿈했다. 2002년 개발에 들어가 2008년 쌍둥이 형제로 태어난 과학기술위성 1·2호는 2009년과 2010년 나로호 1·2차 발사 실패로 우주 비상의 꿈을 접고 산화하고 말았다. 세번째 나로호에 실을 수 있는 탑재체로는 ‘비콘’(응급신호 발생장치)만 들어 있는 더미위성 하나만 남았다. 한국과학기술원(카이스트) 인공위성연구센터는 지난해 2월부터 1년 동안 이 위성에 각종 과학장비들을 설치해 과학위성으로 변신시켰다.

나로과학위성의 1차 임무는 위성이 궤도에 제대로 진입했는지를 알려주는 일이다. 발사한지 약 11시간 뒤 인공위성연구센터 지상국과 교신을 하면 주어진 임무를 다하는 셈이다. 20억원을 들여 설치한 이온층관측센서, 펨토초 레이저 발진기 등은 사실 ‘덤’이다. 하지만 나로과학위성의 진가는 이때부터 발휘된다.

이 ‘움직이는 연구실’은 300~1500㎞의 타원궤도로 지구를 1시간43분마다 한번씩, 하루 14바퀴를 돌며 1년 동안 과학관측을 하게 된다. 크기는 76.3×102.3×116.7㎝, 무게는 100㎏으로 김치냉장고만하다. 총중량 140t인 나로호의 1400분의 1에 불과하다.

위성에는 이온층관측센서, 펨토초 레이저 발진기(FSO), 반작용 휠(RWA), 적외선 센서(IRS), 레이저반사경(LRA), 우주방사선영향센서(SREM) 등 6종의 과학장비가 장착돼 있다.

이온층관측센서는 랭뮤어탐침(LP)으로 위성의 궤도면에 존재하는 전자 밀도와 온도, 플라스마 입자 에너지 등 이온층의 변화를 측정해 태양의 상태를 관측하는 일을 한다. 펨토초 레이저 발진기는 광섬유를 이용해 펨토초(1000조분의 1초)로 진동하는 레이저를 만드는 장치로 우주에서 잘 작동되는지를 실험하기 위해 탑재됐다. 레이저로 통신을 하면 전파에 비해 에너지도 적게 들고 통신거리도 길어져 대용량 데이터 전송에 유리하다.

반작용 휠은 엑스(x)·와이(y)·제트(z) 3개 축의 작용·반작용을 이용해 발생하는 토크(물체를 회전시키는 힘)를 이용해 위성의 자세를 조정하는 기술로, 이번에 처음 위성에 실어 실험을 한다. 적외선 센서는 군사용으로 사용되는 국산 적외선 소자 기술을 우주급으로 개발해 검증하는 것이 목적이다.

레이저반사경은 지상 관측소에서 보낸 레이저 신호가 위성에 부착된 레이저반사경에 반사돼 오는 광자(빛의 입자)의 이동시간을 측정해 위성의 정밀한 거리와 궤도를 측정하는 장치다. 우주방사선영향센서는 우주방사선에 의해 반도체에 생기는 오류나 누적되는 방사선량을 측정해 고에너지 입자에 의한 전자부품 오류 현상을 위성의 고도나 위치별로 측정하는 임무를 수행한다. 고흥/이근영 선임기자

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