일본산업뉴스요약

우주개발, 초소형 위성이 개척(24)
중력파∙블랙홀 탐구

우주개발에는 은하 및 초거대천체인 블랙홀 등 미지의 세계가 펼쳐져 있다. 천체 관측에는 기존에 대형 위성이 활약하고 있었지만, 향후에는 조작이 용이하고 비용이 저렴한 초소형 위성이 증가할지도 모른다.

천체 관측에서는 천체에서 도달하는 빛을 단서로 우주의 불가사의에 다가가고 있다. 우주 물질의 80%는 X선으로만 관측할 수 있다고 생각되고 있고 X선 이용의 천체 관측은 우주를 알기 위한 중요한 도구이다. 하지만 X선은 지구 대기에 흡수된다. 때문에 대기 외측에 뜨는 위성에서 우주를 관찰한다면 우주에 관한 많은 정보를 얻을 수 있다.

이러한 기대를 받고 2016년 우주항공연구개발기구(JAXA)가 X선 천문 위성 ‘히토미’를 쏘아 올렸다. 하지만 사고로 인해 운용이 중지되어 버렸다. 다음 대형 X선 천문 위성 계획은 2028년에 발사할 예정인 유럽의 ‘아테나’로, 연구의 공백이 우려되고 있다. JAXA는 히토미 대체 기의 2020년 발사를 목표로 개발을 서두르고 있다.

이러한 움직임과는 달리 초소형 위성을 이용한 천체 관측 수법의 개발이 추진되고 있다.

수도대학 도쿄의 사와라 교수는 50kg의 초소형 위성 ‘오비스’로 2개의 블랙홀이 쌍으로 되어 있는 ‘바이너리 블랙홀(BBH)’의 탐사를 계획 중이다. BBH에서 나온 X선을 검출하고 질량 및 궤도 반경을 추정한다. 연구가 추진되면 은하의 성장을 해명하는 단서가 될지도 모른다.

BBH에 관해서는 존재 자체 여부가 알려져 있지 않다. 그러한 불확실한 미션을 대형 위성에 맡기는 것은 비용적으로 어렵다.

사와라 교수는 “저비용 초소형 위성이라면 BBH만을 관찰하는 미션을 수행할 수 있다.”라며 메리트를 강조한다.

한편으로 BBH만이 아닌 천체에서 나온 신호를 검출하려고 하는 수요는 많다. 그 중에서도 커다란 토픽은 시간과 공간의 뒤틀림이 파장처럼 전달되는 ‘중력파’ 현상이다.

중력파를 내뿜는 천체를 해명하기 위해 광중력파망원경 ‘라이고’ 및 도쿄대학의 대형저온중력파망원경 ‘카구라’의 가동이 기대되고 있다.

거기에 도쿄공업대학의 마쓰나가 교수의 초소형위성 ‘히바리’ 및 가나자와대학의 야기 교수의 ‘가나자와싸트’가 중력파의 발생원으로부터의 전파장 관측을 목표로 하고 있다.

히바리는 근자외선, 가나자와싸트와 오비스는 X선을 관측한다고 하는 차이가 있지만, 천체의 폭발 및 충돌 등에서 돌발적으로 나타나는 현상을 감지하여 관측한다고 하는 점에서 공통된다. 가나자와대학의 프로젝트에서는 위성으로의 천체 발견 후, 지상의 망원경과 연동하여 정밀한 관측을 목표로 한다.

야기 교수는 “중력파와 X선의 검출로 블랙홀의 탄생 순간의 현상을 밝혀내고 싶다.”며 기대한다.

돌발적으로 나타나는 천체로부터의 전자파 검출에는 천체의 정밀한 위치를 설정하고 자세를 빠르게 바꾸어야만 한다. 이러한 조작이 용이한 움직임에 대응하기 위해서는 초소형 위성은 안성맞춤이다.

도쿄공업대학의 연구팀에서는 4장의 각 태양 전지 패들에 모터를 부착해 방향을 변경하는 것으로 안정적으로 고속으로 자세 변경을 가능하게 했다.

이러한 기술은 “지구를 관찰하는 리모트 센싱 용 위성의 자세 제어 기술에 사용할 수 있을 것이다.”(마쓰나가 교수)며, 향후 우주산업 발전에 필수적인 리모트 센싱 기술의 향상도 기대할 수 있다.

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