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우주환경 관측 나노위성‘도요샛’비행모델 공개 2021-12-15

우주환경 관측 나노위성‘도요샛’비행모델 공개

- 내년 초 발사 예정 도요샛 4기 비행 준비 완료


□ 한국천문연구원(원장 박영득, 이하 ‘천문연’)은 우주 날씨 관측 임무를 수행할 나노 위성 도요샛(영어명 SNIPE)*가 우주환경시험 등 발사 전 점검을 마친 실제 비행모델을 공개한다. 도요샛은 2017년 개발에 착수해 약 5년간의 노력 끝에 내년 상반기 카자흐스탄 바이코누르(Baikonur) 발사장에서 러시아 소유즈-2(Soyuz-2) 로켓에 탑재돼 발사될 예정이다. 

    * SNIPE는 ‘Small scale magNetospheric and Ionospheric Plasma Experiment’의 약자로 ‘도요새’라는 의미가 있으며, 작지만 높이 나는 새라는 의미로 ‘도요샛’이라고 명명


□ 도요샛은 중량 10kg 이하의 나노급 위성 4기로 구성되며, 고도 500km의 태양동기궤도*를 4기가 함께 편대비행을 하며 우주날씨의 변화를 관측할 예정이다. 도요샛은 나노급 위성으로는 세계 최초로 편대비행에 도전하는데, 궤도 비행 중 위성 간 간격을 제어하며 일렬로 비행하는 종대 비행과 나란히 비행하는 횡대 비행이 가능하다. 이러한 편대 비행을 통해 단일 위성 관측이 갖는 관측 한계를 넘어 우주 플라즈마 분포의 시·공간적 변화를 미세한 수준까지 관측해 향후 태양풍에 의한 우주폭풍 및 우주환경 실시간 예보와 분석 정확도 향상에 기여할 계획이다.

    * 위성 궤도면의 회전 방향과 주기가 지구의 공전 방향과 주기와 같은 궤도로서 태양과 항상 일정한 각도를 유지하게 된다.


□ 본 위성 사업은 과기정통부가 지원하고 천문연이 총괄기관으로 사업을 주도하며 우주환경 관측 탑재체를 개발했고, 본체와 시스템은 한국항공우주연구원이, 편대비행 임무설계와 알고리즘은 연세대학교가 개발을 담당했다. 동일한 과학 임무 관측기가 탑재된 도요샛 위성 4기는 동시에 발사된 후 천문연 지상국을 통해 직접 관제·운영된다. 4기의 위성들이 보내는 과학 관측 자료는 천문연 뿐 아니라 NASA 지상국도 함께 자료를 수집해 데이터 신뢰도와 정확성을 높이는 한편, 향후 천문연은 NASA와 도요샛 공동 활용 연구를 추진해 근지구 우주 플라즈마 연구를 선도하는 세계적 수준의 경쟁력을 갖춰나갈 계획이다.


□ 한편, 천문연은 오는 12월 18일에 대전 본원에서 일반인을 대상으로 도요샛 비행모델 공개발표회를 개최한다. 참가자는 작년 7월에 진행된‘도요샛 이름 새기기’이벤트에 당첨돼 위성에 이름이 각인된 국민 참여자이며 공개발표회와 더불어 천문연 주요 우주과학 연구시설 견학도 함께 진행될 예정이다.


□ 도요샛 프로젝트 연구책임자인 천문연 이재진 우주과학본부장은 “지구 주변 우주플라즈마의 미세구조의 생성과 소멸에 대한 메커니즘은 현재까지 수수께끼이다. 세계 최초로 시도되는 나노위성 4기의 편대비행 관측을 통해 지구 주변 우주환경 연구에 대한 새로운 지평을 열 것을 기대한다”고 말했다. (보도자료 끝. 참고자료 있음.)


[붙임1]도요샛 관련 동영상 및 사진

ㅇ 도요샛(SNIPE) 프로젝트 히스토리 유튜브: 도요샛 개발 주역들이 직접 소개하는 도요샛 히스토리

    - 1편 : https://youtu.be/rAmr4DwxR8Q

    - 2편 : https://youtu.be/ZwVZb6T-UNY

    - 3편 : https://youtu.be/AnWEJP8aaC8

    - 무자막본 : http://naver.me/xevdGfwN (“클린본” 폴더)


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그림1. 도요샛(SNIPE) 비행모델 4기 사진


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그림2. 도요샛(SNIPE) 비행모델 3, 4호기 발사관 설치 시험 모습


[붙임2]도요샛 프로젝트 소개

□ 도요샛(SNIPE, Small scale magNetospheric and Ionospheric Plasma) 프로젝트

 ㅇ 4기 나노위성으로 구성된 근지구 우주환경 관측위성을 개발해, 지상에서 관측할 수 없는 우주 플라즈마 분포의 미세 구조를 연구

 ㅇ 개발 및 발사에 적은 비용이 소요되는 나노위성 여러 대를 동시에 발사해 우주환경을 입체적으로 관측

   - 미국, 일본, 유렵 등 우주 선진국에서도 도요샛과 비슷한 임무를 가진 근지구 우주환경 관측 위성들을 발사했으나, 이들은 지구 규모의 거시적 관측만을 수행한 반면,

   - 도요샛은 위성간 거리와 비행 형태를 조절할 수 있는 편대비행 기능을 추가하여 저궤도에서의 우주환경을 보다 정밀하게 관측 가능

 ㅇ 도요샛의 본체 및 탑재체 상세 설계는 모두 완료됐으며 현재 비행모델 개발 단계로, 러시아와 발사 계약을 체결하여 2021년 6월경 바이코누르(Baikonur) 발사장에서 4기의 나노위성이 동시에 발사될 예정


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<도요샛(SNIPE) 상세 사양>

■ 임무 고도: 500km 태양동기궤도** 궤도면과 태양이 이루는 각도가 항상 일정하게 유지되는 궤도

  - 위성 개수: 4기(가람, 나래, 다솔, 라온) 

  - 무게: 각 10kg 이하

  - 설계 수명: 1년

  - 발사 시기: 2022년 상반기(예정)

  - 과학탑재체: 고에너지 입자 검출기, 전리권 플라즈마 측정센서(랑뮈어 탐침), 정밀 지구 자기장 측정기


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그림 3. 도요샛(SNIPE) 가상도


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그림 4. 도요샛(SNIPE) 가상도


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그림 5. 도요샛(SNIPE) 가상도


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그림 6. 도요샛(SNIPE) 기술검증 모델


[붙임3]도요샛 프로젝트 참여기관

□ (참여기관) 한국천문연구원, 한국항공우주연구원, 연세대학교, 경희대학교, 충남대학교, ㈜솔탑, ㈜드림스페이스월드, ㈜ 카이로스페이스, ㈜ 레볼루띠, ㈜ 센서피아, ㈜ 라온하제

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[붙임4]도요샛 프로젝트 관련 링크

ㅇ 도요샛 홈페이지 링크: http://kswrc.kasi.re.kr/snipe/main.php

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도요샛 홈페이지 메인화면


ㅇ ‘도요샛 이름 새기기 이벤트’관련 과기부 보도자료 링크(‘20. 5. 6. 배포)

   - 우주날씨 비밀을 풀기 위한 나노위성에 당신의 이름을 실어 보내세요

     https://www.kasi.re.kr/kor/publication/post/newsMaterial/28432


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이벤트 참가 시 신청자가 받게 되는 이미지


[붙임5]용어 설명

□ 근지구 우주환경

 ㅇ 근지구 우주란 지구에서 고도 100km 이상부터 지구 자기장이 영향을 미치는 우주공간으로, 태양 활동의 영향을 많이 받는다. 쉽게 ‘우주 날씨’라고도 표현하는 ‘근지구 우주환경’은 지구 기후와 인간의 삶에 큰 영향을 준다.

 ㅇ 근지구 우주환경의 연구 분야는 크게 세 가지로 태양, 자기권, 전리권이다. 전리권은 지표로부터 약 60~1,000km까지의 공간으로 지구와 가장 가까운, 지구 자기권의 안쪽 영역이다.

   - 이곳에서 대기를 이루는 분자 대부분은 플라즈마 상태로, 도요샛은 이 지점에서 플라즈마의 분포 미세 구조를 관측할 예정이다.


□ 큐브 위성

 ㅇ 스탠포드 대학교의 Bob Twiggs 교수와 칼 폴리 공대의 Jordi Puig_Suari 교수에 의해 처음 제안됐으며 2003년 7개의 큐브위성이 러시아 로켓에 의해 발사된 후 눈부신 성장을 거듭해왔다. 

 ㅇ 큐브위성은 초기에 주로 대학에서 교육용으로 제작됐으나 점점 상업 목적으로 위성 시장이 확대되고 있으며 NASA 등 정부 기관에서도 의미 있는 영역을 담당하고 있다. 대부분의 큐브위성은 나노 위성급으로 제작되고 있다.


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