나로호 우주공간에서 겪는 과정들

19일 오후 5시 전남 고흥 나로우주센터에서 발사되는 한국의 첫 우주발사체 '나로호(KSLV-I)'에 실려 우주로 쏘아 올려질 '과학기술위성 2호' 위성은 우주 공간에서 어떤 과정을 겪게 될까.

나로호 발사 후 540초 만에 발사장으로부터 2천50㎞ 떨어진 태평양상공에서 분리된 위성은 남극을 통과해 다시 북극 지역에 도달하면 지상을 떠난 지 약 100분 만에 노르웨이 수발바드르 기지국에 비콘(beacon.응급신호발생기) 신호를 보내게 된다.

위성의 존재를 알릴 때 사용되는 비콘 신호는 정상적으로 위성분리가 이뤄질 경우 자동적으로 15초 동안 신호를 보내고 45초 동안 쉬는 동작을 반복하게 된다.

북극 인근에 위치한 수발바드르 기지국이 비콘 신호를 수신하게 되면 위성이 북극 인근을 통과하고 있다는 것으로, 과학기술 위성 2호를 우주 궤도에 올려야하는 나로호의 임무는 사실상 성공한 것이다.

수발바드르 기지국은 KAIST 인공위성연구센터(이하 인공위성센터)와 발사 1시간, 2시간30분, 4시간 후 등 모두 3차례 비콘 신호 수신을 대행해 주기로 협정을 맺었기 때문에, 정상적으로 위성이 발사돼 비콘이 수신된다면 인공위성센터로 결과를 즉각 통보해주게 된다.

인공위성센터는 수발바드르 기지국이 보내준 위성의 궤도 정보 등을 토대로 위성안테나를 적정 지역으로 움직여 수신준비를 하는데, 이 경우 위성이 어느 궤도를 지나는지 예측 가능하기 때문에 인공위성센터 안테나가 수신할 수 있는 교신가능권역에만 들어온다면 첫 교신은 수월하게 성공할 수 있을 전망이다.

과학기술위성 2호는 이후 다시 남극을 통과한 뒤 남미 대륙을 관통해 북극으로 올라가는 등 남극에서 북극으로 올라가는 과정을 7번 반복하면서 위성주기인 103분마다 서쪽으로 26도씩 이동, 한반도에 가장 가까운 곳으로 오게 된다.

위성은 일정 궤도를 돌지만 지구의 자전으로 인해 지구가 서쪽으로 이동하게 되는 것.

이 때가 발사 후 약 11시간27분이 지났을 때로 인공위성센터는 보유하고 있는 안테나를 이용해 비콘 신호를 수신한 뒤 교신에 들어가게 된다.

반면 수발바드르 기지국과 인공위성센터가 비콘 신호를 수신하지 못할 경우 미국의 북미 항공우주방위 사령부(NORAD, 노라드)로부터 궤도 정보를 받아야 하는데, 최대 3일정도 기간이 소요된다.

노라드는 위성과 우주쓰레기 등 우주상을 떠도는 모든 물체를 확인할 수 있기 때문에 과학기술위성 2호가 정상적으로 발사됐다면, 노라드의 데이터에는 위성의 예상 궤도에 위성과 2단 로켓 부분 등 두개의 새로운 우주물체가 나타나게 된다.

이 경우 위성이 예상궤도는 벗어났지만 일단은 성공적으로 발사된 것이기 때문에 인공위성센터는 노라드로부터 받은 정보를 토대로 위성 예상위치로 안테나를 고정시킨 뒤 교신을 시도하게 된다.

그러나 궤도에 오르지 못했거나 2단 로켓과의 분리실패로 비콘 신호를 쏘지 못하는 경우, 2단 로켓과의 분리는 이뤄졌지만 위성의 고장 등으로 인해 비콘 신호가 나오지 않는 경우 교신에 실패할 수도 있다.

비콘 신호도 없고 약 3-4일 후 노라드의 데이터에도 존재가 없다면 완전 실패했다고 보면된다.

KAIST 인공위성연구센터 관계자는 "수발바드르에서 비콘 신호를 수신하지 못하더라도 11-13시간 뒤 인공위성센터에서 교신이 이뤄지면 우리 발사체에 실려 올라간 첫 위성이 성공적으로 궤도에 안착한 것"이라며 "일단 발사 1시간전부터 20일 새벽 5시까지 모든 연구인력들이 상황을 모니터링하면서 대기할 예정"이라고 말했다.

나로우주센터(고흥)= 아주경제 김은진 기자 [e-mail]
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