도요샛

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1. 개요[편집]

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도요샛(SNIPE)은 2017년 한국천문연구원 및 산학협력기관이 추진한 대기관측위성 프로젝트로, 중량 10kg 이하의 6U 크기 큐브위성 4기를 편대로 궤도에 안착시켜 전리권 상부의 플라즈마 구조를 연구하기 위한 계획이다.

2022년 발사가 예정되었으나 발사체를 담당하는 러시아가 우크라이나를 침공하는 바람에 발사일이 불투명해졌다. 이후 국내 발사로 결정되어 2023년 5월 25일, 3차 발사되는 누리호에 실려 우주로 올라갔다.

2. 명칭[편집]

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'도요샛'은 작지만 높이 나는 위성이 되라는 의미로, 해당 연구 프로젝트의 영어 이름인 '작은 규모의 자기권 및 전리권 플라스마 실험(SNIPE, Small scale magNetospheric and Ionospheric Plasma Experiment)'의 약칭 '스나이프(SNIPE)'가 '도요새(snipe)'를 뜻한다는 데에서 한국어 명칭 도요새와 인공위성의 영문 약칭인 '샛(sat)'을 합쳐 작명한 이름이다.

도요샛 위성은 1호기부터 4호기까지 각자 이름을 갖고 있다. 1호기부터 4호기까지 순서대로 가람, 나래, 다솔, 라온이라는 이름이 부여됐다.

3. 상세[편집]

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도요샛은 중량 10kg 이하의 큐브위성 4기로 구성되며, 고도 500km의 태양동기궤도[1]를 4기가 함께 편대비행을 하며 우주날씨의 변화를 관측할 계획이었다. 도요샛은 큐브위성으로는 세계 최초로 편대비행에 도전하는데, 궤도 비행 중 위성 간 간격을 제어하며 일렬로 비행하는 종대 비행과 나란히 비행하는 횡대 비행이 가능하다. 이러한 편대 비행을 통해 단일 위성 관측이 갖는 관측 한계를 넘어 우주 플라즈마 분포의 시·공간적 변화를 미세한 수준까지 관측해 향후 태양풍에 의한 우주폭풍 및 우주환경 실시간 예보와 분석 정확도 향상에 기여할 계획이다.

• 주요 제원
  • 임무: 지구자기장 및 오로라 발생입자, 전리권 플라즈마 버블 등 우주날씨 관측
  • 특징: 편대비행 (남북 종대 비행 3개월: 우주날씨 시간적 변화 관측, 동서 횡대 비행 3개월: 우주날씨 공간적 변화 관측)
  • 크기: 300mm x 200mm x 100mm (1기당)
  • 무게: 10kg (1기당)
  • 고도: 550km 태양동기궤도
  • 수명: 1년
  • 전력: 12W
  • 통신: UHF, S-Band
  • 탑재: 고에너지 입자 검출기(SST), 랑뮈어 탐침(LP), 자력계(MAG), 감마선 폭발 모니터, 이리디움 통신 모듈, 냉가스 추력기

해당 사업은 2017년부터 시작되었으며 과학기술정보통신부가 지원하고 천문연이 총괄기관으로 사업을 주도하며 우주환경 관측 탑재체를 개발했고, 본체와 시스템은 한국항공우주연구원이, 편대비행 임무설계와 알고리즘은 연세대학교가 개발을 담당했다. 도요샛 위성 4기는 모두 동일한 과학 임무 관측기가 탑재되며 동시에 발사된 후 천문연 지상국을 통해 직접 관제·운영된다. 4기의 위성들이 보내는 과학 관측 자료는 천문연 뿐 아니라 미국 NASA 지상국도 함께 자료를 수집해 데이터 신뢰도와 정확성을 높이는 한편, 향후 천문연은 NASA와 도요샛 공동 활용 연구를 추진해 근지구 우주 플라즈마 연구를 선도하는 세계적 수준의 경쟁력을 갖춰나갈 계획이다.

4. 경과[편집]

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4.1. 개발[편집]

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• 개발 기간: 2017년~2021년[2]
  2021년 말 개발이 완료되어 당초 2022년 상반기 러시아 소유즈-2 로켓으로 발사될 예정였으나, 러시아-우크라이나 전쟁으로 2023년 누리호 3차 발사로 변경.
  , 약 5년
• 총괄 기관: 한국천문연구원
• 개발 비용: 약 100억원 (도요샛 4기 82억원, 기타 지상국 관제체계 구축 등)
• 국산 부품: 탑재컴퓨터, 자세 제어용 모멘텀/리액션 휠, 별 센서 등 중요 부품 (국산화율 50%+)
• 개발 참여: 한국항공우주연구원(위성 본체+시스템), 연세대학교(편대비행 임무설계+알고리즘) 외 2개 대학 및 6개 업체
• 개발 의의: 세계 최초로 시도되는 나노급 위성 4기의 편대비행 우주날씨 관측

4.2. 발사[편집]

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• 2021년 6월을 발사 예정으로 개발이 되었으나 러시아 측에서 2022년 상반기로 연기하였다.

• 2022년 상반기 러시아의 우크라이나 침공으로 발사가 불투명해진 상태에서 천문연이 5월 "통상 러시아 측에서 발사 3개월 전 발사 계획을 알려오지만 아직까지 연락이 없는 상황이다. 하반기 발사 역시 마찬가지다. 현재로선 2023년 상반기 발사가 최선"이라며 사실상 2022년 발사는 물거품이 될 가능성이 매우 높다. 이는 2022년 러시아의 발사체를 사용하여 발사될 예정이었던 차세대중형위성 2호, 아리랑 6호 등도 마찬가지인 상황이다.

• 2022년 10월 7일에 나온 정보에 의하면 원래 사용하기로 했던 소유즈 로켓 대신 누리호에 탑재해서 발사하는 것으로 결정됐다. 2023년 5월 24일 발사가 하루 연기되어, 다음 날에 발사되어 궤도에 안착하였다.

5. 발사 이후[편집]

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한국천문연구원에서 도요샛과 처음으로 교신을 하는 순간을 담은 영상

1호기 가람과 2호기 나래는 각각 5월 25일 오후 8시 3분과 5월 26일 오전 6시 40분에 비콘 신호가 수신됐다. #

5월 26일 오전 11시, 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원의 발표에 따르면 도요샛 2호기(나래)가 26일 오전 6시 40분경 위성신호 수신과 양방향 교신을 수행했다고 한다. 다만 도요샛 4호기(라온)와 사출 여부를 확인하지 못한 3호기(다솔)는 여전히 위성신호를 받지 못해 지속적으로 교신을 시도하고 있다. # 설령 도요샛 4기 중 2기가 끝까지 교신이 되지 않더라도, 이재진 천문연 우주과학본부장의 말에 따르면 “현재 위성 신호 수신이 확인된 2기만 가지고도 이론적으로 종대·횡대 편대비행 시도가 가능하다”고 한다. #

5월 26일 오후 6시 24~31분 경에 4호기(라온)의 비콘 신호를 수신하였다#

5월 25일 이후 계속해서 신호 수신이 안되었던 3호기 다솔은 아마추어 무선 기사들이 위성 신호를 분석해주는 세트노그스에 주파수 데이터를 올려 공개적으로 수배를 시작했다. 5월 29일 오전 대만에 있는 아마추어 지상국에서 비콘 신호를 수신했다는 소식이 들려왔으나 이후 관측 결과가 Bad, 즉 '신호 없음'으로 수정되었기 때문에 여전히 다솔의 행방은 알 수 없는 상태로 남아있다.[3]

5월 30일 누리호 프로젝트의 주무부처인 과학기술정보통신부는 텔레메트리 초기 분석 결과, 3호 다솔은 위성사출 장치에서 사출되지 않은 것으로 판단된다고 밝혔다. 추정되는 원인은 3호용 사출관이 개폐되지 않았거나 내부 스프링의 비작동 등 여러 기계적 전기적 문제가 예견되나, 자세한 내용은 추가 데이터 분석을 거쳐 31일에 브리핑하겠다고 밝혔다.#

6월 23일 열린 우주발사체사업추진위원회를 통해 과학기술정보통신부는 도요샛 3호기가 담긴 사출관 문이 열리지 않은 것으로 최종 분석됐다고 공개했다. 당시 위성 사출 소프트웨어의 사출 명령과 위성 사출기의 전기 계통은 정상였지만, 3호기용 문 개방 신호는 물론 사출부 진동센서에도 감지된 진동이 없었다고 밝혔다. 이에 향후 재발 방지와 검증 방안 마련을 위한 다방면의 큐브위성 사출 보완책을 개발한다고 전했다.