아스트로스케일의 ADRAS-J, 우주 쓰레기에 대한 첫 번째 근접 비행 관측 실시

획기적인 기동을 통해 궤도 잔해의 새로운 이미지를 얻고 탑재된 충돌 방지 시스템이 효과적임을 확인했습니다.

일본 도쿄, 2024년 7월 9일위성 서비스 및 모든 궤도에서의 장기 궤도 유지 분야의 시장 선도 기업인 아스트로스케일 홀딩스(Astroscale Holdings Inc.)의 자회사인 아스트로스케일 재팬(Astroscale Japan Inc.)은 자사의 상업용 우주 쓰레기 검사 시범 위성인 ADRAS-J(Active Debris Removal by Astroscale-Japan)가 우주 쓰레기 물체(로켓 상단부)의 추가 이미지를 성공적으로 촬영하고, 해당 물체 주변을 비행하며 관측하는 동안 충돌 방지 시스템의 효과를 입증했다고 발표했습니다.

ADRAS-J는 Rendezvous and Proximity Operations(RPO)[1]를 통해 기존의 대형 우주 파편에 안전하게 접근하여 특성을 파악하고 상태를 조사하는 세계 최초의 시도입니다. 이 획기적인 임무는 길이 약 11m, 직경 4m, 무게 약 3톤에 달하는 미처리 일본산 상단 로켓 본체와 도킹하고 있습니다. 시내버스 크기의 이 물체에 대한 안전한 접근 및 근접 작업을 성공적으로 수행한 후, ADRAS-J는 물체의 움직임과 구조적 상태를 평가하기 위해 이미지 및 기타 데이터를 수집해 왔습니다. 궤도상의 미처리 물체는 도킹이나 잠재적인 정비 또는 제거를 가능하게 하는 기술이 설계되어 있지 않아 작업의 복잡성이 더욱 높아집니다.

이번 비행 관측은 상단 스테이지 클라이언트 주변을 ADRAS-J로 기동하며 연속적인 이미지 촬영을 수행하는 복잡한 자율 작전으로, 클라이언트의 특성과 움직임에 대한 더 자세한 정보를 제공했습니다. 이 작전에는 라이다(LiDAR) 센서에서 얻은 상대 항법 데이터와 자체 개발된 정렬 및 제어 소프트웨어 알고리즘이 활용되었습니다. ADRAS-J는 비행 관측 동안 클라이언트로부터 약 50미터의 고정 거리를 유지하며 이미지를 촬영하여 향후 제거 가능성에 대한 평가를 용이하게 했습니다. ADRAS-J가 비행 관측의 약 3분의 1 지점(약 120도)에 도달했을 때, 예상치 못한 자세 이상으로 인해 온보드 충돌 방지 시스템이 자율적으로 관측을 중단시켰고, ADRAS-J는 설계된 대로 클라이언트에서 안전하게 이탈했습니다.

근접 운용 및 고객 대상물에 대한 안전한 접근은 궤도 서비스 제공에 매우 중요하며, 아스트로스케일은 모든 임무 운영 과정에서 안전을 최우선으로 생각합니다. 특히 ADRAS-J는 이러한 까다로운 RPO 임무의 모든 단계에서 충돌을 방지하도록 설계되었으며, 다음과 같은 특징을 갖추고 있습니다.

• 우주선 또는 고객과의 상대적 거리 내에서 발생하는 이상 징후를 감지하고 대응책을 실행하는 고장 탐지, 격리 및 복구(FDIR) 소프트웨어입니다.

• FDIR 시스템이 이상 징후를 감지하고 고객과의 거리가 특정 임계값보다 짧으면 충돌을 방지하기 위해 비행 중단 기동이 수행됩니다.

• 상황과 궤적을 고려하여 위치 관계 및 방향을 감안한 다양한 유형의 비상 탈출 기동이 설계됩니다.

이번 선회 비행 중 실시된 비상 탈출 기동은 ADRAS-J가 비협조적인 물체에 근접 관측을 수행하는 동안에도 안전을 유지할 수 있음을 입증했습니다. 자율 비상 탈출 기동은 설계대로 수행되었으며, 이는 우주선 개발 과정에서 안전성 검증을 위해 실시된 광범위한 시뮬레이션 결과를 검증하고 충돌 회피 시스템의 효과를 확인시켜 주었습니다. 비상 탈출로 인해 ADRAS-J에는 아무런 영향이 없었으며, 우주선은 양호한 상태를 유지하고 있습니다. 상대 자세 제어 이상 현상의 원인은 파악되었으며, 현재 팀은 고객에 대한 다음 근접 접근을 준비하고 있습니다.

2024년 6월, ADRAS-J가 지구 상공에서 촬영한 우주 쓰레기.

2월 발사 이후 ADRAS-J 임무의 주요 성과는 다음과 같습니다.

• 2월 18일: 발사 및 궤도상 운용 개시.

• 2월 22일: 만남 단계 시작.

• 4월 9일: 수백 킬로미터 거리에서 각도만을 이용한 항법 및 근접 접근 시작.

• 4월 16일: 모델 매칭 내비게이션 상대 내비게이션 기법 시작.

• 4월 17일: 고객에게 수백 미터 이내로 접근.

• 5월 23일: 고객에게 50미터 이내로 접근하십시오.

• 5월 23일: 첫 번째 고정점 관측 완료.

• 6월 17일: 두 번째 고정점 관측 완료.

• 6월 19일: 선회 비행 작전 시작.

ADRAS-J는 RPO 임무에 새로운 시대를 열어 미래의 궤도상 서비스를 위한 길을 열고 지속 가능한 우주 환경을 위한 토대를 마련합니다.

끝

[1] 내부 조사에 따르면 2024년 6월 기준입니다.