알파캠퍼스 ‘스켑틱’ 채널에서 추천하는 지식 콘텐츠
※ 본 콘텐츠는 SKEPTIC 2023년 9월호 한국천문연구원 황정아 박사님의 글을 편집하여 제작했습니다.

2023년 5월 25일 한국형 발사체 누리호 3호에는 ‘도요샛’이라는 이름의 작은 위성이 탑재되었습니다. 도요샛이 도요새(Snipe)에 인공위성의 영문 약칭인 ʻ샛(sat)’을 합쳐서 만든 이름이라는 사실, 알고 계셨나요? 이 귀여운 명칭은 연구 프로젝트의 영문명인 ‘작은 규모의 자기권 및 전리권 플라즈마 실험(SNIPE, Small scale magNetospheric and Ionospheric Plasma Experiment)’의 약어 ‘SNIPE’가 도요새를 뜻한다는 데에서 출발했습니다. 초소형 위성 도요샛에는 어떤 과학 이야기가 담겨있을까요? 알파캠퍼스 ‘스켑틱(SKEPTIC)’ 채널에서 만나봅니다.

[SKEPTIC] 도요샛의 위대한 비상

혁신적 아이디어를 담은 작은 위성 도요샛의 비상

POINT 1. 도요샛은 왜 ‘작은 위성’으로 개발되었나?

도요샛은 여러 가지 면에서 우리나라 우주 탐사 역사에 한 획을 긋는 우주 미션이라고 자평합니다. 우리나라 과학 위성의 계보가 우리별 1호부터 현재까지 30여 년을 지나고 있는데요. 문제는 단 한 번도 과학 임무를 먼저 결정하고, 위성 개발을 시작한 적이 없다는 것입니다. 위성체 플랫폼은 수년에 한 번씩 개발되도록 계획표가 이미 정해져 있어요. 그러던 와중, 황정아 박사를 포함한 연구자들이 모여 판에 박힌 위성 개발에서 벗어나 자유롭고 다양한 과학 임무를 시도하면서 작은 위성 ‘도요샛’의 개발이 시작되었습니다. 위성을 개발한 이유는 처음 해보는 시도에 큰 예산을 확보하기 어려웠기 때문입니다.

POINT 2. 지금까지 이런 시도는 없었다, ‘편대 비행’의 비밀

위성 자체의 크기는 작아졌지만, 남들이 하지 못한 도전적이고 혁신적인 아이디어를 담아내기 위해 연구팀이 고심 끝에 선택한 아이디어가 바로 ‘편대 비행’입니다. 위성 여러 대가 한꺼번에 날아가는 것을 ‘군집 비행’이라고 하는데요. 연구팀은 위성이 앞으로나란히 ‘종대 편대’를 하고, 옆으로 나란히 ‘횡대 편대’를 하도록 도요샛의 편대 비행 알고리듬을 설계했습니다. 과학자들에게는 분석을 위한 데이터가 필요하고 우주의 다양한 지점에서 동시에 관측한 데이터가 많을수록 좋습니다. 도요샛 위성이 종대 비행과 횡대 비행을 시도하면서 편대 비행을 완벽하게 할 수 있다면. 앞으로 이 기술을 활용할 수 있는 분야가 매우 많을 것으로 예상됩니다.

달과 태양을 넘어 우주를 향한 도전은 계속된다

POINT 3. 우주 미션은 완벽한 조화가 필요한 오케스트라

분야를 막론하고 쉬운 일은 없지만, 인공위성을 개발하는 일도 결코 쉽지 않습니다. 많은 사람이 오랫동안 힘을 모아서 함께 해내야 하는 일이기 때문에 흔히 우주 미션을 거대한 오케스트라에 비유하곤 하죠. 각자가 맡은 임무를 반드시 기간 안에 완수해야만 하기 때문인데요. 내가 맡은 일은 커다란 집의 벽돌 하나에 불과할지 모르지만 정해진 시간 안에 반드시 제작되어야만 하고 부실하게 만들어서도 안 됩니다. 납기를 지키지 못해서 구멍이 나도 문제고 벽돌이 약해서 나중에 집이 무너져도 안 됩니다. 스트레스가 굉장히 심한 일이에요. 한 번의 우주미션을 준비하는 데 거의 10년이 걸리기 때문에 매 임무가 매우 소중할 수밖에 없습니다.

POINT 4. 태양권 너머로 향하는 우주 탐사의 미래

한국천문연구원 황정아 박사는 2003년 과학기술위성 1호, 2023년 도요샛 위성 이후 인생의 세 번째 인공위성을 준비하고 있습니다. 이번에는 좀 더 멀리 가는 위성을 기획하고 있는데요. 태양과 지구 사이에서 서로 잡아당기는 중력이 균형을 이루는 지점인 라그랑주 포인트에 위성을 보내는 우주미션을 구상 중입니다. 이번 위성은 훨씬 더 크고 무거울 것이기에, 더 많은 예산과 동료, 응원군이 필요한 상황입니다. 2022년 달 상공 100킬로미터에 도착한 우리나라는 이제 좀 더 멀리 가는 우주 탐사를 준비할 때가 되었습니다. 언젠가 우리나라도 태양권을 벗어난 보이저를 넘어 오르트 구름까지 가는 우주탐사선을 만들어 볼 수도 있지 않을까요?

과학적 통찰의 교차점, 스켑틱과 알파캠퍼스 콜라보 주목!

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