Cubesats: 작은 탑재량, 우주 연구를 위한 엄청난 이점

Planet Lab을 구성하는 28개의 Dove 큐브샛 중 2개

플래닛 랩의 'Flock 1' 별자리를 구성하는 28개의 Dove 큐브위성 중 2개가 2014년 2월 11일 국제 우주 정거장에서 궤도에 진입하는 것을 볼 수 있습니다. (이미지 제공: NASA)



큐브샛은 15년 동안 저궤도에서 독점적으로 사용되어 왔으며 현재는 행성간 임무에도 사용되는 소형 위성입니다. 처음에는 원격 감지 또는 통신과 같은 응용 프로그램을 위해 낮은 지구 궤도에서 일반적으로 사용되었습니다. 2018년 중반을 기준으로 한 쌍의 큐브위성이 화성으로 날아가는 임무에 배치되었으며, 달과 목성에 대해 많은 다른 큐브위성이 고려되고 있습니다.



Cubesat 디자인은 1990년대 후반 California Polytechnic State University의 Jordi Puig-Suari 교수와 Stanford University의 Bob Twiggs 교수가 처음 제안했습니다. 그들은 학생들이 인공위성에 대한 엔지니어링 경험을 얻도록 도우려고 노력했는데, 이는 전통적으로 구축하고 발사하는 데 비용이 많이 들었습니다. 큐브샛에 대한 아이디어는 부분적으로는 당시 미니어처 장난감 열풍인 Beanie Babies에서 나왔습니다. Spaceflight Now에 따르면 . 개별화된 박제 동물에서 영감을 받은 Twiggs의 아이디어는 학생들이 자신만의 미니어처 위성을 만들 수 있도록 하는 것이었습니다.

정육면체의 기본 디자인은 1.33kg(2.93lbs) 미만의 질량을 가진 10cm(4인치) 정육면체라고 기사가 덧붙였다. 그러나 주제에 대한 변형은 가능합니다. Cubesats는 또한 더 복잡한 임무를 위해 2, 3 또는 6개의 10cm 단위를 포함하도록 설계될 수 있습니다.



Cubesats는 두 가지 기본적인 방법으로 출시 비용을 줄입니다. 무게가 그렇게 많이 나가지 않기 때문에 로켓을 들 수 있는 데 많은 연료가 필요하지 않습니다. 대부분의 경우 더 큰 위성과 로켓을 공유하므로 더 무거운 페이로드로 우주에 갈 수 있습니다.

그러나 큐브샛에는 몇 가지 설계 문제가 있습니다. 전자 장치는 더 작기 때문에 방사선에 더 민감합니다. 그들은 작기 때문에 큰 탑재량을 운반할 수 없습니다. 비용이 저렴하다는 것은 일반적으로 작업을 중단하기 전에 몇 주, 몇 달 또는 몇 년 동안만 지속되도록 설계되었음을 의미합니다.

국제 우주 정거장에서 배치된 후 세 개의 작은 큐브샛이 지구 위에 떠 있습니다. 우주비행사 릭 마스트라키오는 2013년 11월 19일 정거장에서 찍은 사진을 트위터에 올렸다.



국제 우주 정거장에서 배치된 후 세 개의 작은 큐브샛이 지구 위에 떠 있습니다. 우주비행사 릭 마스트라키오는 2013년 11월 19일 정거장에서 찍은 사진을 트위터에 올렸다.(이미지 크레디트: Rick Mastracchio(트위터 @AstroRM))

약력

처음 6개의 큐브샛은 2003년 6월 러시아의 플레세츠크 발사 장소에서 발사되었습니다. 2004년 demokratija.eu 기사에 따르면 당시 큐브샛의 발사 비용은 약 4만 달러로 일반 위성(대부분 수백만 달러)에 비해 저렴한 가격이었습니다.

Cubesats는 1960년대 우주 시대가 시작될 때 요구되었던 것보다 훨씬 작은 크기로 카메라와 같은 장비를 궤도에 올릴 수 있도록 하는 전자 장치의 지속적인 소형화에 의해 가능하게 되었습니다.



큐브샛 내부를 들여다보면 익숙한 형태의 마이크로프로세서와 모뎀 포트, 그리고 일반적으로 휴대전화, 디지털 카메라 및 휴대용 GPS(Global Positioning System) 위성 항법에 사용되는 기타 마이크로칩 장치의 기성품 회로를 발견할 수 있습니다. 단위'라고 demokratija.eu 내부 칼럼니스트 Leonard David는 2004년에 썼습니다.

작은 큐브샛은 과학자, 학생, 심지어 민간 기업까지 우주를 탐색하고 활용하는 방식에 혁명을 일으키고 있습니다. 전체 인포그래픽에서 cubesat 기술이 위성을 더 작게 만드는 방법을 확인하십시오.

작은 큐브샛은 과학자, 학생, 심지어 민간 기업까지 우주를 탐색하고 활용하는 방식에 혁명을 일으키고 있습니다. 전체 인포그래픽에서 cubesat 기술이 위성을 더 작게 만드는 방법을 확인하십시오.(이미지 크레디트: 칼 테이트, 인포그래픽 아티스트)

처음 10년 동안 비행한 대부분의 큐브 위성은 대학이나 연구 응용 프로그램에서 나왔습니다. 매년 발사되는 위성은 소수에 불과합니다. 2013년에는 발사 횟수가 갑자기 수십 개로 늘어났습니다. 상업 부문이 위성을 발사하기 시작한 것은 그 해였습니다. SpaceDaily에 따르면 .

부스터 없이 소형 인공위성을 착륙시킬 수 있는 2017 NASA 낙하산 프로젝트와 같이 큐브위성의 사용을 개선하기 위해 새로운 기술이 개척되고 있습니다. 그리고 NASA의 지구관측 큐브위성 '떼'를 포함하여 공공 부문에서 몇 가지 유명한 프로젝트가 발표되었습니다. 위성의 채택 공영 라디오 방송국 NPR에 의해 캐나다 학생 큐브샛 대회 .

2018년 중반 기준으로 2,100개 이상의 큐브위성과 나노위성, nanosats.eu에 따르면 . 오늘날 지구 궤도를 도는 큐브샛의 두드러진 용도:

  • 지구 관측 회사인 Planet Labs는 궤도에 수십 개의 큐브위성 크기의 Dove 위성과 몇 개의 RapidEye 큐브위성을 보유하고 있습니다. 큐브샛은 재난 대응에서 기후 모니터링에 이르기까지 모든 분야에서 사용됩니다.
  • 국제 우주 정거장의 NanoRacks Cubesat Deployer는 방문하는 ISS 차량을 타고 궤도로 운반된 후 큐브샛을 발사합니다.
  • NASA의 Cubesat Launch 이니셔티브는 기존 로켓 발사에 탑재된 Cubesat의 발사 슬롯을 제공합니다.

일부 우주산업 전문가들은 큐브샛의 대중화가 지구 저궤도에서 많은 쓰레기 생성 , 기업과 연구원이 장기적인 결과를 고려하지 않고 아이디어를 우주로 옮기기 위해 경쟁함에 따라. 2018년 3월, 연방 통신 위원회는 한 미국 회사가 허가 없이 여러 개의 소형 위성을 발사했다고 주장했습니다. FCC가 발사를 차단한 후 위성이 너무 작아 센서가 추적할 수 없다고 말했습니다.

지구 궤도 밖으로 이동

2018년부터 큐브샛은 지구 궤도 밖에서 모험을 시작했습니다. 다음은 진행 중이거나 아직 계획 중인 프로젝트 중 일부입니다.

마스 큐브 원(MarCO) — 지구를 떠난 최초의 큐브샛 — NASA의 InSight 착륙선과 함께 2018년 5월 5일에 발사되었습니다. InSight는 2018년 11월 26일 화성에 착륙할 예정입니다. 그것은 현재 진행 중이며 큐브샛은 발사 중에 로켓과 독립적으로 분리되어 바로 뒤에서 날고 있습니다. 태양광 발전으로 운영되고 있습니다 .

큐브샛은 '월-E'와 '이브'라는 별명을 가진 우주에서 로봇의 모험을 따라가는 2008년 픽사 애니메이션 영화 '월-E' 이후. InSight가 착륙하면 큐브샛은 하강에 대한 데이터를 지구로 다시 보내려고 시도합니다. 이것은 시험 비행이며 화성 정찰 궤도선이 같은 일을 할 것이기 때문에 정보는 중요하지 않을 것입니다. MarCO의 임무는 잠시 후 종료됩니다.

2019년 NASA의 첫 우주 발사 시스템 테스트 발사는 1960년대 이후 처음으로 인간을 지구 저궤도에서 벗어날 것으로 예상되는 로켓을 개척할 것입니다. 최초의 무인 발사에는 최대 13개의 마이크로위성(microsatellite)이 포함될 것입니다. 개념 아이디어에는 햇빛을 반사하여 달에 영구적으로 그림자가 드리워진 분화구를 들여다보는 Lunar Flashlight와 태양 돛을 사용하여 지구 근처의 소행성 1991VG로 비행할 NEA Scout가 포함됩니다.

NASA는 2020년대 또는 2030년대에 목성의 얼음 위성인 유로파에 대한 임무를 고려하고 있습니다. 2014년 나사는 '미래 착륙 지점, 중력장, 자기장, 대기 및 연기 과학, 방사선 측정에 대한 정찰' 등의 기능을 수행하는 임무에 큐브위성을 포함시키는 것을 고려하고 있다고 밝혔습니다. NASA는 큐브샛이 2018년 5월에 포함될 것임을 확인하고 과학 커뮤니티에 아이디어를 요청했습니다.

유럽우주국(European Space Agency)과 NASA는 이전에 소행성 65803 디디모스(Didymos)를 조사하고 임팩터를 통해 달을 이동시키는 공동 임무를 고려했습니다. 그 임무는 소행성 충돌 및 편향 평가(AIDA) 임무로 불렸습니다. 유럽 ​​지역의 경우 추가 관찰을 위해 두 개의 큐브샛을 포함하는 것을 고려했습니다. 유럽인들은 2016년에 ExoMars 탐사선 임무에 더 많은 돈을 주기 위해 임무의 일부에 자금을 지원하지 않기로 결정했지만 NASA는 그 부분에서 개발을 계속하고 있습니다. 출시가 2020년대로 연기되었습니다.

추가 리소스