우주 쓰레기 처리를 위한 브레이크 돛
접이식 돛은 사용하지 않는 위성의 속도를 늦추고 불태우도록 촉진하기 위한 것

미래에는 특수 브레이크 돛이 결함이 있거나 쓸모없는 위성을 궤도에서 사라지게 할 수 있다. 소위 탈궤도 돛이 펼쳐져 위성의 속도를 매우 늦추어 위성은 빠르게 대기권에 가라앉아 타 버린다. 이것은 우주 공간에 흩어진 파편을 피하게 한다. 첫 번째 궤도 테스트에서 독일 연구원이 공동 개발한 그러한 돛이 최근 효과를 입증했다. 

▲ 1. 미래에는 배치 가능한 브레이크 돛이 사용하지 않는 위성의 속도를 늦추고 낮추어 위성을 더 빨리 타케 할 수 있다. © HPS

소진된 로켓 단계, 결함이 있는 위성 또는 충돌 잔해 등 지구의 궤도는 점점 더 많은 우주 잔해로 채워지고 있다. 이는 궤도 충돌의 위험을 증가시킨다. 사용하지 않는 위성을 가능한 한 신속하고 통제된 방식으로 폐기하겠다는 자발적인 약속이 있지만 모든 우주 조직과 회사가 이를 준수하는 것은 아니다. 따라서 궤도에서 우주 파편을 제거하기 위한 새로운 기술 솔루션이 모색되고 있다. 독일항공우주센터(DLR)와 우주 회사 HPS의 과학자들은 새 위성을 더 쉽게 폐기할 수 있는 기술을 개발했다. 접어서 위성이 운반하는 크고 가벼운 드래그 돛이다. 작전 시간의 끝이 다가오면 이 돛이 펼쳐진다. 돛은 얇고 넓은 표면으로 대기의 저항을 받고 상대적으로 빠르게 위성의 속도를 늦춘다. 위성은 더 깊고 밀도가 높은 대기층으로 가라앉아 마침내 그곳에서 타버린다.

현재 테스트 중인 브레이크 세일의 프로토타입인 ADEO는 무게가 약 800g이며 펼쳤을 때 세일 면적이 3.6㎡이다. 그러나 접었을 때 위성의 돛은 10㎤의 공간만 차지한다. 궤도 테스트 전에 ADEO 돛은 브레멘의 DLR Institute of Space Systems에서 우주에서의 사용을 위해 준비되고 최적화되었다. 돛은 진동, 충격 및 열 진공 테스트를 거쳤으며 열 진공 챔버에서 여러 번 펼쳐져 우주 조건에서도 작동하고 발사 시 높은 하중을 견딜 수 있음을 입증했다. 

▲ 1. 실험실에서 브레이크 돛의 전개 테스트. © DLR, CC-by-nc-nd 3.0

지구 궤도에서의 첫 번째 테스트
최근 브레이크 세일도 첫 번째 우주 테스트를 통과했다. De-Orbit-Sail은 이탈리아 서비스 제공업체 D-Orbit의 위성에서 발사됐다. 그곳에서 제동 돛이 자율적으로 펼쳐지고 원하는 대로 위성을 매우 빨리 제동하여 밀도가 높은 대기에 진입했다. DLR이 보고한 것처럼 잔류물을 남기지 않고 다음 몇 달 안에 소진될 것이다. 과학자들에 따르면 이러한 궤도 이탈 돛은 미래에 약 800km 고도까지 지구 저궤도에서 새로운 우주 쓰레기를 피할 수 있을 것이라고 한다. 이 프로세스는 또한 비교적 간단하고 자원을 절약한다. 이러한 돛은 위성의 서비스 수명을 늘리는 데 도움이 된다. 이전과 달리 궤도 이탈 기동을 위해 예비 연료를 절약할 필요가 없기 때문이다. 배치 및 후속 수동 강하를 위해 추진력이 필요하지 않다.

이 초기 성공 이후 여러 DLR 기관이 이미 HPS와 함께 시스템의 추가 개선 작업을 진행하고 있다. 한 가지 목표는 눈부심과 미광으로 인한 빛 공해를 줄이기 위해 돛 소재의 빛 반사를 줄이는 것이다. 25㎡의 후속 모델은 훨씬 더 큰 돛 영역과 탄소 섬유 강화 플라스틱으로 만든 말고 펴는 롤아웃 돛대를 갖는다. 이 새로운 모델의 궤도 테스트는 2023년 중반으로 계획되어 있다.
출처: 독일 항공우주 센터(DLR)

 

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