별추적 카메라, 인공위성의 핵심부품

별추적 카메라, 스텔라 캠퍼스

 

하늘에 있는 수많은 별들은 마치 움직이는것처럼 보인다. 하지만 그들은 가만히 있다. 행성이 아니라 별이기에, 그들은 그 자리에 머물러 있다.

 

지구의 자전으로 인해 움직이는것처럼 보이지만, 각 별들 (항성) 이 가진 붙박이별은 각각의 가지고있는 고유의 운동을 하는것뿐, 상대적 위치는 거의 변하지 않는다.

 

그렇다면 이 별들은 어떻게 추적하고 연구하는것일까?

 

별추적 카메라

별추적카메라는, 별을 추적하는 인공위성의 자세를 제어하여 추적하게 만드는데, 카메라(자세를 제어하는 시스템)은 스텔라 컴퍼스라구 부른다. 이 시스템의 구조는 별을 촬영하는 카메라와 각각의 별의 위치를 우주선 자체의 좌표로 변환하는 소프트웨어, 그리고 데이터에 있는 별의 정확한 위치좌표와 관측된 별의 위치를 비교해 우주선의 자세를 바꿀 수 있게끔하는 소프트웨어, 그리고 이 소프트웨어를 구동가능하게 해 주는 컴퓨터로 구성이 된다.

 

즉, 별추적 카메라는 카메라인 동시에, 인공위성의 자세를 제어해주는 '스텔라컴퍼스'라는 카메라인 동시에 시스템이라고 보면 된다.

 

별을 촬영하는 카메라

별을 촬영하는 카메라는 시야가 넓을수록 좋다. 시야가 넓으면 카메라에 포착된 별의 개수가 적어도 인공위성이 향하는 방향과 크게 영향을 받지 않고 별의 위치를 파악할 수 있기 때문이다.

 

방금 설명한 스텔라컴퍼스라는 별추적 카메라는 대표적인 별추적 카메라이다. 28x40 의 시야를 가졌기에, 약 600개의 별의 위치를 파악하여 위성의 자세를 제어할 수 있게 한다. 내장된 카메라의 무게는 불과 20그람으로, ccd카메라이다. 지구에서도 사용하고있는 dslr 카메라 등에서 사용하는 부품과 같다고 볼 수 있다.

 

별을 추적하는 방법

별추적카메라가 별들을 촬영하면, 각각의 항성들을 세개씩 연결하여 많은 삼각형을 만든다. 그 후 각각의 별의 위치좌표 데이터에도 삼각형을 만들어, 현재 촬영한 이미지에서 만들어진 삼각형과 비교하여 가장 유사한 삼각형을 찾아낸 후, 그 데이터를 활용해 인공위성의 좌표와 천체의 좌표사이의 적용 가능한 공식을 찾아내어, 인공위성의 방향을 제어하게 된다.

 

이는 별을 하나씩 비교하는 것과 다르게, 별의 밝기를 측정할 때 발생하는 오차를 줄일 수 있기에 별을 세개씩 묶어 측정한다. 

 

한국의 별추적 카메라

한국의 인공위성에도 이 스텔라컴퍼스와 같은 별추적카메라가 탑재된다. 원래는 이 장치를 해외에서 구입해 사용했지만, 최근에는 한국에서도 기술개발에 성공햇다. 카이스트 기계공학과에서 인공위성에 활용할 수 있는 시험장치를 개발했는데, 이 장치는 해외에서 사용되고있거나 우리가 구매했던 장치보다 더 뛰어난 성능을 가지고 있어 우주기술 선진국에 한발짝 다가가, 언젠가는 한국 자체기술로 우주관련 모든것들을 해결할 수 있는 가능성 보게한다.

 

왜 이 카메라는 중요할까?

별추적 카메라는 인공위성에서 가장 핵심부품이라고 할 수 있다. 저궤도에서 지상을 관측할 때, 인공위성의 자세가 0.1도만 어긋나더라도 무려 1킬로미터의 오차가 생겨버린다. 그리고 탐사선의 자세도 아주약간만 틀어지더라도 계획된 궤도에서 완전히 벗어난 방향으로 움직이게 되기에, 자세제어를 가능하게 하는 별추적카메라는 우주에서 인공위성이 임무를 수행하기위해서 가장 중요한 핵심부품이다.

 

이전에는 태양과 지구를 기준으로 자세를 바로잡는 기술을 사용했는데, 지구의 이동에 따라 복잡한 계산을 해야 자세제어가 가능했으며, 게다가 정확도도 그리 높지 않았다. 그래서 개발된 것이 이 스텔라컴퍼스라고하는 별추적카메라 및 자세제어장치인데, 이로인해 정확도가 엄청나게 향상되어 과학기술의 발전속도는 더욱 더 빨라질 전망이다.

 

마무리

과학기술의 발전될수록, 우리가 모르는 것이 무엇인지 더 알게된다. 가장 중요한것은 우리가 아는것이 무엇인지가 아니라, 아직 모르는것이 무엇인가에 대한 것이다. 따라서, 각각의 우주과학기술이 발전함으로써, 우리가 모르는 부분을 더 많이 발견함으로써, 우리가 뭘 알아야하는지 알게되고, 비로소 연구를 시작할 수 있게 한다. 

 

이는 우리의 인생과 같지 않은가 싶다. 끝없이 성장하고, 연구하고, 발견하고, 발전하는 이 과정에서, 인류는 살아가고있다. 나도. 그렇게 살아가고 있다.