최후 앞둔 인공위성 수명 연장 가능할까? 스위프트 관측 위성 밀어 올리는 LINK 우주선 [우주를 보다]

지구 주변 낮은 궤도를 공전하는 인공위성은 결국 지구 대기권에서 타서 사라지는 운명을 겪게 된다. 고도가 낮은 지구 저궤도에서는 희박한 대기 입자들이 위성과 계속 충돌하며 위성의 속도를 늦춘다. 결국 연료가 떨어져 고도를 유지할 수 없게 되면 인공위성은 대기권으로 추락해 타버리게 된다.

2004년 11월 발사돼 지난 21년간 우주에서 임무를 수행해 온 나사의 닐 게럴스 스위프트 천문대(Neil Gehrels Swift Observatory) 역시 멀지 않아 이런 운명을 맞이할 상황이다. 노스롭 그루먼과 카탈리스트 스페이스 테크놀로지스는 대기권 재진입을 앞둔 스위프트를 구하기 위해 최초로 우주 구조대를 보낼 계획이다.





참고로 스위프트는 3개 소형 망원경을 갖춘 우주 천문대로, 감마선 폭발(GRB) 같은 격렬한 우주 현상을 연구하고 폭발 발생 지점의 X선, 자외선, 가시광선 잔광을 관측하기 위해 발사됐다. 2011년 임무 책임자였던 닐 게럴스 박사를 기리기 위해 2018년 현재의 명칭으로 변경됐다.

이번 구조 임무의 핵심은 카탈리스트 스페이스 테크놀로지스가 제작한 약 400㎏급 소형 부스터 위성인 ‘LINK’다. LINK는 노스롭 그루먼의 공중 발사 로켓인 ‘페가수스 XL’에 탑재돼 발사될 예정이다. 페가수스 로켓은 스타게이저 L-1011 항공기에 매달려 고도 약 12㎞ 상공에서 투하된 후 점화하는 3단 고체 로켓이다. 스위프트의 낮은 경사각(약 20.60도) 궤도에 맞추기 위해 이번 발사는 마셜 제도 콰잘레인 환초 인근의 적도 해역 상공에서 진행될 예정이다. 발사 예정 시기는 이달 말이다.

LINK는 발사 후 며칠에서 몇 주에 걸쳐 스위프트를 추적하며 상대 속도를 맞추는 도킹 과정을 거쳐야 한다. 특히 스위프트는 설계 당시 이러한 외부 위성과의 도킹을 고려하지 않았기 때문에 표준 도킹 링이나 자기 포획 장치, 협력 항법 비콘 같은 장비가 전혀 없는 상태다. 따라서 LINK는 광학 카메라와 LiDAR 센서로 얻은 데이터를 스스로 처리해 정밀한 도킹을 수행해야 하며, 동시에 위성의 물리적 상태를 실시간으로 평가하며 지상 운반 시 사용된 고정 장치를 찾아내 세 개의 로봇 팔로 이를 포착해야 한다.

도킹에 성공하면 LINK는 자체 추진기를 사용해 스위프트를 고도 600㎞의 궤도로 다시 올려놓게 된다. 처음 시도되는 일이라 성공을 장담하기 어렵지만, 성공한다면 단지 스위프트의 수명 연장을 넘어 앞으로 많은 상업 및 과학 위성의 수명을 연장할 수 있다. 위성 자체는 멀쩡한데 단지 궤도가 낮아져 최후를 맞이하는 인공위성도 많기 때문이다. 구조 우주선을 통한 인공위성 수명 연장의 꿈이 현실이 될지 주목된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com