인공위성은 어떻게 자신의 자세를 알까?

비행기 본인선은 보이지 않는 항로를 따라 운항한다. 인공위성도 보이지 않는 궤도를 따라 지구 주위를 돌아요. 목적지행 비행기는 물론, 궤도를 선회하는 위성파 입니다. 무수행을 위해 정확한 자세가 중요하다. 특히 고도 수백 km 또는 수만 km 상공에서 지구를 관측하고 지역과 신호를 주고받아야 하는 위성은 자세제어입니다.무의 성패를 좌우하다 위성의 자세가 1도 정도만 어긋나도 지역에서는 수십~수백 km의 오차가 발발하기 때문입니다.지역에서 빠르게 위성을 정밀 제어하는 데는 한계가 있습니다. 따라서 위성은 스스로 센서 측정치를 이용해 정확합니다.무수행에 필요한 자세를 수정하여 즉시 잡습니다. 자동제어를 통해 실시간으로 이루어집니다. 위성이 자신의 자세를 확인하는 비결을 간단히 살펴보겠습니다.

>

인공위성의 자세제어를 위해서는 추력기와 관성륜을 주로 이용하지만, 관성 바퀴는 회전하는 물건의 속도를 가속시키고 자신감 감속을 위해 회전축에 장착한 바퀴입니다. 전기 모터로 작동하는 만큼 연료를 소모하지 않고 센서의 제어 명령에 따라 위성의 자세를 빠르고 정확하게 바꿀 수 있습니다. 위성은 이런 자세 제어를 위해 태양(태양 센서)이 자신의 지구(지구 센서), 별(별 추적기)을 이용합니다.먼저 태양광 센서는 태양광을 감지하여 빛의 입사각에 비례하는 전류를 발발시켜 태양의 위치 정보를 제공합니다. 태양센서에 장착된 기하적 정보와 태양각을 이용하여 자세를 간접적으로 인식하는 방식입니다. 태양 센서는 가장 널리 사용하는 센서 중의 하쟈싱로, 거의 모든 위성에는 1~2개의 태양 센서를 탑재하고 있습니다. 지구센서는 수평선(지평선, Horizon)에서 발발하는 지구적외선 변이를 감지하여 자세를 결정합니다. 지구 궤도를 회전하는 위성에서 보면 지구는 태양 이후에 밝은 천체라고 할 수 있습니다.

>

별 추적기(Star Tracker)는 우주의 별을 촬영하고 인식하여 위성의 자세 정보를 제공하는 센서입니다. 우수한 자세 성능을 제공하기 위해 고기동 및 고정밀 위성의 주요 센서로 사용되고 있습니다. 국내에서도 다목적 실용 위성 아리랑 2호부터 별 추적기를 탑재하고 있는데요.​ 별 추적기 내부에는 2,000개에 가까운 항성 카가면 로그가 입력된 2등급에서 5등급까지 별의 밝기 등급 정보와 위치가 기록되어 있습니다. 별 추적기는 가가면 로그에 없는 별까지 촬영한다. 그래서 가가면 로그에 기록된 등급 이외의 별과 너무 가까운 별은 목록에서 제외합니다. 고런 과정을 거치고 남은 20여개 별의 식별 과정을 거쳐서 측정한 별의 정보와 카가 면 로그상의 별의 정보로부터 위성의 방어를 본인의 잡으려는 자세를 계산하게 됩니다.인공위성은 이렇게 태양, 지구, 별을 이용한 자세센서와 모두 관성센서 자이로(Gyroscope)를 통해 정밀한 자세운동을 합니다. 우주로 날아가는 물체는 우주 공간에서 가운데를 잡고 정확한 자세로 비행하는 것이 가장 중요하다. 자이로는 회전을 감지하는 센서로 가속도 센서와 함께 사용되며 위성의 속도, 각속도, 방향, 거리 등 다양한 항법 정보를 제공합니다.기획/제작:항공우주Editor오요한자문/감수:정지궤도복합위성사업단 용기력 박사

>

​