NanoAvionics MP42 위성, 궤도상 물체와의 충돌에도 살아남다
Kongsberg NanoAvionics의 Sarunas Kazlauskas 작성
빌니우스, 리투아니아(SPX) 31년 2024월 XNUMX일
42년 반 전 SpaceX Transporter-4 미션을 타고 저궤도(LEO)로 발사된 MP6 위성은 최근 작은 우주 잔해물이나 미세 유성체에 예상치 못한 타격을 받았습니다. 그 충격으로 인해 태양 전지판 중 하나에 병아리콩만한 크기의 XNUMXmm 구멍이 생겼습니다.
이런 손상에도 불구하고 위성은 중단 없이 임무를 계속 수행했으며, 우리는 2024년 42월에 탑재된 셀카 카메라로 찍은 사진을 통해서야 충격을 발견했습니다. MP2023의 마지막 셀카가 XNUMX년 반 전인 XNUMX년 XNUMX월에 촬영되었기 때문에 충격이 정확히 언제 발생했는지 알아내는 것은 어렵습니다.
이 충돌이 미세 유성체이든 우주 잔해물이든, 이 충돌은 궤도상에서 책임감 있는 우주 작전의 필요성을 강조하며 이러한 유형의 사건에 대비한 위성의 회복력에 대해 생각하게 합니다.
궤도상에는 얼마나 많은 우주 잔해물이 있는가?
오늘날, 활성 및 비활성 위성과 로켓 단계를 포함하여 지구에서 3km 이내를 공전하는 인공 물체는 약 2000만 kg에 달합니다. 현재 우주 감시 센서가 추적하고 있는 나머지 60000개 물체에는 약 9000kg의 더 작은 질량이 있습니다. 비교적 지구 표면에서 200km 이내에 있는 유성체 질량은 주어진 순간에 총 2000kg에 불과합니다.
1984년에 발사된 NASA의 Long Duration Exposure Facility(LDEF)의 데이터에 따르면 궤도상의 작은 입자는 흔합니다. 거의 140년간의 임무 동안 LDEF 우주선은 매년 제곱미터당 최대 0.1개의 중요한 충돌 크레이터를 기록했으며, 충돌 크레이터의 직경은 3mm에서 XNUMXmm 사이입니다. 자연적인 미세 유성체 충돌은 비교적 안정적이지만, 인공 파편은 시간이 지남에 따라 축적되어 고유한 과제를 제기합니다.
이처럼 겉보기에 많은 숫자에도 불구하고, 궤도상 가장 큰 구조물이자 모든 우주선 중 가장 큰 안전 구역을 갖춘 국제 우주 정거장(ISS)은 가로 4km, 세로 50km, 높이 50km(2.5마일, 세로 30마일, 높이 30마일)에 달하는데, 32년부터 23년까지 1999년 동안 우주 잔해물을 피하기 위해 충돌 회피 기동을 2022번만 수행했습니다.
저희의 경험에 따르면, 50년 이상에 걸쳐 2024개에 가까운 위성을 발사했음에도 불구하고 충돌 회피 기동을 몇 번만 수행해야 했습니다. 가장 최근인 1.99년에 저희 임무 운영자는 위성의 전기 추진 시스템을 사용하여 4번의 발사를 수행했는데, 이를 통해 고객이 다른 물체와 충돌할 확률이 5.94e-8에서 XNUMXe-XNUMX로 몇 배나 낮아졌습니다.
그러나 매년 궤도에 진입하는 위성이 늘어나고 있기 때문에 위성 제조업체와 운영자가 현재 발생하는 파편의 양을 줄이기 위한 조치를 취하지 않는다면 이러한 낮은 충돌율은 지속되기 어려울 수 있습니다.
제로 데브리스 헌장의 역할
ESA가 시작한 Zero Debris Charter의 서명자이자 커뮤니티 구성원으로서, 우리는 2030년까지 Zero Debris를 달성한다는 업계의 야심찬 목표를 위해 헌신합니다. 이 헌장은 글을 쓰는 시점에 전 세계적으로 100개 이상의 조직을 모아 측정 가능한 잔해 감소 목표를 설정하고, 목표는 개방형 협업을 통해 구축하는 글로벌 이니셔티브입니다.
이 헌장은 지속 가능한 우주 운영에 대한 공유된 비전을 나타내며, 향후 수년간의 우주 안전 노력을 안내할 높은 수준의 원칙과 기술 목표를 설정하고, 즉각적인 조치와 장기적인 조치를 모두 강조합니다.
이 이니셔티브에 참여함으로써 우리는 NanoAvionics의 위성과 고객의 위성이 책임감 있게 작동하고 우주의 더 안전한 미래를 만드는 데 기여하도록 돕고 있습니다.
우주 쓰레기를 최소화하는 방법
우리는 AI와 머신 러닝을 사용하여 여러 소스의 우주 교통 데이터를 분석하고 정확한 충돌 예측과 최적화된 기동 전략을 제공하는 우주 상황 인식 플랫폼을 활용합니다. 이를 통해 위성 중 하나가 위험에 처한 경우 신속하게 조치를 취할 수 있습니다. 충돌 회피 외에도 궤도를 가능한 한 깨끗하게 유지하기 위해 여러 가지 다른 조치를 취합니다.
+ 당사의 위성은 엄격한 총 이온화 선량(TID), 중이온, 양성자 빔 방사선 검사를 거쳐 안정적으로 작동하고 방사선으로 인한 오작동으로 인해 파편이 되지 않는지 확인합니다.
+ 태양광 패널, 안테나 및 기타 구성품을 배치할 때 파편이 발생하지 않도록 연소 와이어 및 취약 볼트와 같은 깨끗한 분리 메커니즘을 사용합니다.
+ 임무 수명이 5년 이상인 위성의 경우, 제어된 궤도 이탈을 위한 추진 시스템을 장착하여 장기 잔해물을 줄입니다.
+ 우리가 지원한 일부 고객 미션은 잔해물을 추적하고 제거하는 데 기여하여 모든 사용자를 위해 더 안전한 공간을 만드는 데 적극적으로 기여했습니다.
우주 회복력을 위한 위성 설계 개선
MP42와 관련된 최근의 경험을 통해 위성 설계가 우주 잔해물이 전반적인 임무 성공에 미치는 영향을 어떻게 줄일 수 있는지에 대한 논의가 시작되었습니다.
몇 가지 예를 들면, 별 추적 장치와 같은 민감한 구성 요소를 위성 프레임 내부나 위성의 속도 벡터에서 대부분 멀어지는 측면에 배치하여 충격 위험을 줄이는 것이 있습니다.
또한, 임무 운영이 카메라 광학 장치와 같은 탑재물을 우주 잔해의 주요 흐름에 노출되는 것을 어떻게 줄일 수 있는지 검토합니다. 앞서 언급한 NASA의 LDEF 실험은 우주선이 위성의 속도 벡터에 노출된 쪽에서 잔해를 10배 더 자주 마주친다는 것을 보여주었습니다.
취약한 구성 요소를 보호하기 위해 위성 설계 및 운영 개념(CONOPS)을 조정함으로써 궤도에서 위성의 회복력을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
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- 출처: https://www.spacedaily.com/reports/NanoAvionics_MP42_satellite_survives_impact_with_object_in_orbit_999.html
