일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.5.10

방위 테크
IHI, 미국 기업과 우주 방위 소형위성 공동 개발
수상한 위성을 정지궤도에서 접근해 감시

2022년 1월, 중국의 실험위성 ‘스지엔(实践) 21호’가 이미 폐기 처리된 자국의 내비게이션 위성 ‘베이더우(北斗) 2호’에 접근해 포착, 정지궤도에서 ‘무덤궤도(역할을 마친 위성을 이동시키기 위한 보다 고도가 높은 궤도)’로 끌고 가는 데 성공했다.

이것은 구미 등의 우주 관계자들에게 중국의 기술력을 보여주었다는 점에서 큰 임팩트가 있었다. 또한 방위 관계자 중에는 다른 나라의 위성에 대해 도발적으로 근접할 수 있는 공격 능력을 중국이 이미 보유하고 있다는 것을 과시한 것이라고 보는 사람들도 있었다.

실제로 중국이나 러시아 등은 다른 나라의 위성을 공격하는 ‘킬러위성’이나 방해 수단을 개발하는 데 주력하고 있는 것으로 알려져 있다. 공격 방법으로는 위성에 접근해서 강력한 전파를 내보내 통신을 방해하거나, 고출력 레이저나 마이크로파로 위성을 파괴하거나, 로봇암으로 포획하는 방법 등이 있다.

따라서 최근에는 이러한 수상한 위성의 동향을 파악하는 서비스의 수요가 급속히 높아지고 있다. IHI는 3월 15일, 우주 상황 감시(SSA) 용도를 위한 소형 및 고기동 위성 개발에서 미국의 항공우주·방위 업체인 Northrop Grumman과 협업에 관한 각서를 체결했다. 양 사는 일본 방위성 용 소형 위성을 공동 개발한다.

구체적으로는, 정지궤도상에서 수상한 움직임을 보이는 위성에 접근해 망원경을 통해 카메라로 촬영하거나 센서로 상대 위성의 정보를 취득한다. “어떤 형상을 하고 있는지, 방해 전파를 내보내는 장치나 로봇암 등을 구비하고 있는지 등을 가까이서 관찰 및 감시한다”(IHI 항공우주방위사업영역 로켓개발사업추진부 이즈미야마(泉山) 주임)라고 한다.

-- 지상에서는 세밀한 감시 어려워 --
IHI는 2015년에 민생용 SSA 데이터 제공 서비스를 개시했다. 광학망원경으로 지구에서 3만 6,000km 떨어진 정지궤도상의 물체를 관측해 데이터를 수집하고 있다. SSA에 대한 연구 자체는 10년 이상 추진해왔기 때문에 “관련된 특허를 세계에서 가장 많이 가지고 있다”(이즈미야마 주임)라고 한다.

광학망원경은 정지궤도상에 있는 대략 1m 이상의 물체(위성 또는 우주쓰레기)가 반사하는 빛을 포착할 수 있다. 정지궤도상의 물체는 지구의 자전주기와 같은 주기로 움직이기 때문에 지상에서 언제 올려다봐도 항상 같은 장소에 보인다.

반면, 주위의 별들은 지구의 자전과 함께 위치가 변하기 때문에 정지궤도상의 물체임을 식별할 수 있다. IHI는 광학망원경을 구비한 관측소를 효고(兵庫) 현 아이오이(相生) 시와 군마(群馬) 현 미나미마키무라(南牧村)에 설치. 관측 범위는 인도양 한가운데에서 태평양 한가운데까지의 경도 120도 분이다.

서비스로는 정지궤도상의 지정 영역을 탐색해 미지의 움직이는 물체를 감지하고 데이터베이스화하는 ‘서베이 서비스’, 물체의 위치나 궤도 정보를 제공하는 ‘물체의 위치 및 궤도 정보 제공 서비스’, 위성 운용 사업자를 대상으로 하는 ‘접근 정보 전달 서비스’를 제공하고 있다.

예를 들어, 정지궤도에서 과거에 위성이 파손된 사례를 바탕으로 우주쓰레기가 지금 궤도상 어디에 있는지를 확률적으로 평가하는 기술 등도 보유하고 있다. 2021년에는 '우주상황 개황(槪況) 보고서'의 판매를 시작했고, 같은 해 자회사인 IHI에어로스페이스가 항공자위대와 SSA 데이터 서비스 계약을 체결했다.

그러나 지상의 광학망원경을 이용한 관측만으로는 한계가 있다. 정지궤도는 고도 2,000km 이하의 저궤도에 비해 훨씬 멀기 때문에 궤도상의 물체가 위성인지 우주쓰레기인지 판별할 수 없다. “예를 들어 10m 크기의 물체는 1m 크기의 물체보다 100배 밝게 보이지만 모양까지는 알 수 없다”.(이즈미야마 주임)

방위성은 2023년부터 복수 목표물을 동시에 추적할 수 있는 탐지 거리 4만㎞의 레이더 운용을 시작할 예정이다. 이것은 광학망원경과 달리 전천후형이라는 장점이 있지만, 역시 공격 위성 등, 악의를 가진 위성인지 아닌지를 판별하는 것까지는 불가능하다.

-- 500~650kg급 소형위성 --
이때 필요한 것이 정지궤도상을 순회하는 수상한 위성에 접근해 감시하는 SSA위성이다. 정지궤도에는 탄도미사일 발사를 탐지하기 위한 조기경계위성과 측위위성 등 안보상 중요한 위성이 많아 수요가 높다. 미국은 GSSAP라는 SSA위성을 이미 배치했고, 일본 정부도 2026년까지 1호기를 발사하고 이후 두 번째 SSA위성도 발사할 계획이다.

IHI와 Northrop Grumman은 양사가 개발하는 SSA위성 2호기의 채택도 목표로 한다. 자세한 내용은 알 수 없지만, 1호기는 대형 망원경을 탑재해 원거리에서 세밀한 관측이 가능한 대형 위성이 될 것으로 보인다. 통상적으로 정지위성의 중량은 톤(t)급이다.

하지만 기체가 대형화되는 만큼 접근 시 사용되는 추진시스템(Thrusters)의 연비가 나빠 수명이 짧고 적국으로부터 공격받기 쉽다는 단점이 있다.

이를 해결하기 위해 양사는 정지 위성으로서는 소형의, 500~650kg급의 위성을 개발한다. 위성에 대한 상세한 내용이나 역할 분담에 대해서는 “지금부터 논의해나갈 것이다”(이즈미야마 주임)라고 한다. 예를 들어, Northrop Grumman은 정지궤도용 버스 ‘GEOSTar-1’을 커스터마이징을 통해 제공하고, IHI는 추진 시스템이나 우주용 센서 등을 제공하는 것도 검토하고 있다고 한다.

SSA위성이 수상한 위성에 접근하는 거리도 향후 검토 사항이지만, 가장 가까이 접근해도 10km 이상이 될 전망이다. 현재 미군이 등록되어 있는 위성 운용 사업자를 대상으로 위성에 10km 이하까지 접근한 물체가 있을 때 경보를 내리는 시스템을 운용하고 있기 때문이다.

 -- 끝 --

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