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- 지구의 궤도는 점점 더 많은 우주 잔해로 채워지고 있어 궤도 충돌의 위험 증가
- 브레이크 세일의 프로토타입 ADEO는 무게가 약 800g이며 펼쳤을 때 세일 면적 3.6㎡
- 돛은 넓은 표면과 얇은 대기 저항으로 인해 상대적으로 빠르게 위성의 속도 늦춰
- 25㎡의 후속 모델은 훨씬 더 큰 돛 영역, 탄소섬유 강화 플라스틱으로 만든 롤아웃 마스트
- 새로운 모델의 궤도 테스트는 2023년 중반으로 계획

우주 쓰레기에 대한 브레이크 세일(제동 돛)
접이식 돛은 사용하지 않는 위성의 속도를 늦추고 불태우도록 촉진하기 위한 것

제어된 궤도 이탈:
미래에는 특수 브레이크 돛이 결함이 있거나 쓸모없는 위성을 궤도에서 사라지게 할 수 있다. 소위 탈궤도 돛이 펼쳐져 위성의 속도를 늦추어 위성이 빠르게 대기권에 가라앉아 타 버린다. 이것은 새로운 공간 파편을 피한다. 첫 번째 궤도 테스트에서 독일 연구원이 공동 개발한 그러한 돛이 이제 그 자체로 입증됐다. 

▲ 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 있으며, 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.

제동 보조 장치로 접을 수 있는 돛

독일항공우주센터(DLR)와 우주 회사 HPS의 과학자들은 위성을 더 쉽게 폐기할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 접었을 때 위성이 운반하는 크고 가벼운 드래그 돛이다. 작전 시간의 끝이 다가오면 이 돛을 펼친다. 돛은 넓은 표면과 얇은 나머지 대기의 저항으로 인해 상대적으로 빠르게 위성의 속도를 늦추어 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 새틀라이트의 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.

▲ 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 발사되었다. 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 처리할 수 있을 것이라고 한다. 이 프로세스는 또한 비교적 간단하고 자원을 절약한다. 또한 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.

이미 작업 중인 후속 모델

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. 또한 25㎡의 후속 모델은 훨씬 더 큰 돛 영역과 탄소 섬유 강화 플라스틱으로 만든 롤아웃 마스트를 갖는다. 이 새로운 모델의 궤도 테스트는 2023년 중반으로 계획되어 있다.
출처: 독일 항공우주 센터(DLR)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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