누리호 4호 왜 하필 자정에 쏠까..."이유는 KAI 때문"

발사시간은 00시 54분~01시 14분 사이로 고정...발사일은 미정

오는 11월 발사될 누리호 4차 발사 시간은 정해졌다. 날짜는 바뀌어도 발사 시간은 변하지 않는다. 00시 54분~01시 14분 사이다.

발사일은 발사전 비연소 종합시험(WDR) 결과와 총조립 일정 등을 고려해 오는 26일 열릴 발사관리위원회에서 최종 결정한다.

발사 시간과 관련 3호와 2호 발사는 각각 오후 6시 24분, 오후 4시였다. 1호 발사 때도 오후 5시에 발사됐다. 그럼, 왜 굳이 자정에 쏠까.

초소형 군집위성1호 비행 예상도.(그래픽=과기정통부)

이유는 주탑재위성인 한국항공우주산업(KAI) 차세대 중형위성 3호(CAS500-3) 기능 때문이다. 한국형 발사체 발사 기능 및 우주 과학기술 검증이 임무지만, 하는 일은 지구 오로라 및 대기광 관측과 우주 자기장/플라스마 측정, 바이오 캐비닛 기술 검증이다.

주목할 점은 이 위성의 임무 중 북극 오로라 관측이 들어있다.

오로라 데이터를 가장 잘 얻기 위해서는 위성이 태양동기궤도(SSO, 발사체가 태양 면을 늘 바라보고 지구를 도는 궤도)에서 특정 지점, 바로 극야(밤의 북극)를 지나도록 궤도를 설정해야 한다. 이 위성이 특정 극지 통과 궤도를 얻기 위해 자정 발사가 불가피하다는 것이다. 일단 이 궤도를 탄 위성은 추후에도 수명을 다할 때까지 이 궤도를 돌게 된다.

ETRI 출신으로 우주통신 전문가인 은종원 전 남서울대 교수는 "오로라는 태양에서 온 태양풍 입자가 지구 자기장에 붙잡혀 극지방 상공 대기에 충돌할 때 발생한다"며 "입자가 산소·질소 분자와 만나 형광 빛(녹색·붉은색·보라색 등)을 낸다"고 설명했다.

주탑재 3호기 태양동기궤도 특정 지역 수명다할 때까지 돌아

박재성 우주항공청 우주수송무문장은 "오로라를 관측하려면 위성이 극지방을 밤 시간대에 통과해야 한다"며 "오로라 연구용 위성은 보통 극궤도(SSO) 에 올려 발사 직후부터 관측을 시작한다"고 말했다.

11월 말이 되면 북극권(특히 고위도 지역)은 태양이 떠오르지 않는 극야에 들어간다. 하루 종일 어둡기 때문에 오로라 관측 조건이 최적화된다. 따라서 11월~3월이 북반구에서 오로라 관측이 가장 활발한 계절이기도 하다.

우주항공청 박재성 우주수송부문장.(사진=항우연)

굳이 가져다 붙이면, 누리호 4차 발사가 11월 말인 이유이기도 하다. SSO로 투입된 위성은 발사 직후 곧바로 북극 밤 영역을 지나면서 관측 임무를 시작하게 된다.

누리호 4호기에는 차세대 중형위성 3호(주탑재위성) 및 국내 기업‧대학‧기관에서 제작한 큐브 위성(부탑재위성) 12기를 탑재한다.

이들은 목표궤도 도달 후 분리되는데, 누리호 4호기 3단체에 차세대 중형위성 3호 탑재/분리를 위한 장치와 큐브 위성을 탑재/사출하기 위한 발사관을 갖추고 있다.

누리호 1차 때는 위성 모사체 발사, 2차에는 위성 모사체와 성능 검증 위성(큐브위성 4기) 발사, 누리호 3차에서는 차세대 소형 위성 2호와 큐브위성(7기)을 탑재, 발사했다.

발사 후 누리호 4호는 목표궤도 600km 상공까지 1/2단 분리→페어링 분리→2/3단 분리→ 차세대중형위성 3호 분리→ 부탑재위성 12기 분리 순으로 진행한다.

비행 중 분리된 낙하 물체는 1단, 페어링 및 2단 기체로, 각각 발사장에서 430km, 1,585km, 2,804km 떨어진 공해상에 낙하 예정이다.

한컴인스페이스-코스모웍스-KAI-스페이스린텍 등이 500~2kg짜리 위성 운용

올라갈 위성은 577.5kg짜리 KAI 차세대 중형위성 3호 외에도 부탑재 위성으로 항우연의 국산소자부품 우주검증지원 플랫폼 1호가 고도 600km에 올려진다. 이 위성은 국산 전기 및 전자 소자급 부품과 반도체 연구 성과물 등의 우주급 사용이력 확보가 목적이다. 임무 수명은 6~12개월이다.

또 스페이스린텍이 6U급 9kg 비천을 탑재한다. 저궤도에서 단백질 결정성장 플랫폼 우주 실증이 목표. 한컴인스페이스는 지구 관측 및 지구관측용 카메라를 탑재하고, ETRI가 에트리샛으로 해양기후 예측 서비스를 위한 저궤도 초소형 위성 기반 IoT 데이터 통신 서비스를 검증한다.

이외에 우주로테크, 코스모웍스, 쿼터니언, 서울대, 인하대, KAIST, 세종대 등이 수명 6~12개월짜리 소형 위성을 탑재, 각각의 미션을 수행할 예정이다.

누리호 3호기가 2023년 나로우주센터에서 날아오르고 있다. (사진=과기정통부)