아스트로스케일의 ELSA-d, 궤도 이탈 작업 완료로 임무 성공적 마무리

이번 임무는 포획 및 도킹, 근접 운용 등 궤도상 서비스에 필수적인 역량을 입증하여 지속 가능한 우주 미래를 위한 발판을 마련했습니다.

일본 도쿄, 2024년 1월 24일위성 서비스 및 모든 궤도에서의 장기 궤도 유지 분야의 시장 선도 기업인 아스트로스케일 홀딩스(Astroscale Holdings Inc., 이하 "아스트로스케일")는 자사의 ELSA-d(End-of-Life Services by Astroscale) 서비스 위성의 안전하고 제어된 궤도 이탈 작업을 완료함으로써, 선구적인 임무의 최종 단계를 성공적으로 마무리했다고 발표했습니다. ELSA-d 서비스 위성은 약 500km 고도에서 궤도를 돌고 있으며, 약 3.5년 후 대기권 재진입 및 소멸될 예정입니다. 이는 일반적으로 통용되는 25년 주기의 가이드라인 내에 해당합니다. 기동 기능이 없는 클라이언트 위성은 향후 5년 이내에 자연적으로 궤도 이탈될 것으로 예상됩니다.

ELSA-d는 저궤도(LEO)에서 위성 유지보수에 필요한 핵심 기술을 입증하기 위한 세계 최초의 상업용 임무였습니다. 이 임무는 두 개의 위성, 즉 궤도에서 우주 쓰레기를 안전하게 제거하도록 설계된 서비스 위성과 모형 우주 쓰레기 역할을 하는 클라이언트 위성으로 구성되었으며, 2021년 3월 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 스택 형태로 발사되었습니다.

이번 임무는 반복적인 자기 포획 및 도킹 작업을 포함하여 궤도상에서 전례 없는 시연을 성공적으로 완료했습니다. 첫 번째 시연에서 서비스 위성은 클라이언트 위성을 분리하고 수동으로 자기 도킹을 수행하여 포획 시스템, 온보드 센서 및 카메라의 유효성을 성공적으로 검증했습니다. 자율 포획 시연에서는 서비스 위성이 클라이언트 위성을 분리하고 7시간 이상 "홈 위치"를 유지하며 자율 상대 항법을 시작했습니다. 그러나 위성에서 이상 상태가 감지되었고 임무의 안전을 위해 포획 시도를 중단하기로 결정했습니다.

서비스 위성이 8개의 추진기 중 4개를 사용할 수 없게 되었음에도 불구하고, 임무는 궤도상의 두 위성 간의 근접 접근 랑데부 작업을 성공적으로 수행했습니다. 이번 시연에서 입증된 기술에는 원거리 물체 추적, 제어되지 않는 물체와의 랑데부, 그리고 저궤도 서비스 위성의 절대 항법에서 상대 항법으로의 전환 등이 포함됩니다. 이러한 기능은 랑데부 및 근접 접근 작업, 그리고 궤도상 서비스에 필수적이며, 이번 시연은 저궤도에서 상업적으로 자금을 지원받는 임무로서는 전례 없는 성과였습니다.

ELSA-d 임무는 궤도상 서비스에 필요한 다음과 같은 주요 기능들을 입증했습니다.

• 자율 유도, 항법 및 제어 알고리즘

• 온보드 내비게이션 센서를 이용한 폐루프 제어

• 자율 추진기 도킹 기동 및 자세 제어

• 약 1,600km 떨어진 서비스 우주선을 절대 항법 기술(GPS 및 지상 관측)을 사용하여 클라이언트로부터 160m 이내로 항법하는 것.

• 차량 탑재 LPR 센서를 사용하여 절대 항법에서 상대 항법으로 전환합니다.

• 2년 이상 서비스 제공업체 및 고객사 위성의 궤도상 임무 운영 경험.

ELSA-d는 우주 지속가능성과 궤도상 서비스 분야에서 새로운 지평을 연 공로로 수많은 상과 찬사를 받았습니다.국제항공우주연맹(IAF) 2023년 산업 우수성상Via Satellite는 2021년 올해의 위성 기술상과 일본 내각부가 후원하는 우주 정책 담당 국무장관상을 수상했습니다.

"궤도 진입 후 몇 차례 차질이 있었음에도 불구하고, ELSA-d는 향후 위성 서비스 임무에 필수적인 역동적이고 복잡한 포획 능력과 랑데부 및 근접 운용 능력을 성공적으로 입증했습니다."라고 아스트로스케일의 수석 엔지니어인 진 후지이는 말했습니다. "이번 임무의 성공적인 완료를 축하하며, 아스트로스케일 팀 전체와 파트너, 그리고 후원자 여러분께 감사를 드립니다. 이제 우리는 차기 발사인 ADRAS-J에 집중하여 궤도에 있는 대형 우주 쓰레기에 접근하고 특성을 분석하는 우리의 기술을 선보일 것입니다."

아스트로스케일은 ELSA-d 임무에서 얻은 경험을 바탕으로 미래 임무를 개발해 왔으며, 그 결과 일본 아스트로스케일의 능동 우주 잔해 제거 임무(ADRAS-J)가 탄생했습니다. 이 임무는 준비되지 않은 대형 우주 잔해에 안전하게 접근하여 특성을 파악하고 상태를 조사하는 세계 최초의 시도입니다. ADRAS-J는 준비되지 않은 일본 H2A 상단 로켓 본체(길이 약 11m, 직경 4m, 무게 약 3톤)와 도킹하여 근접 작업을 시연하고, 로켓 본체의 움직임과 구조적 상태를 평가하기 위한 이미지를 수집하도록 설계되었습니다. 궤도상의 준비되지 않은 물체는 도킹이나 잠재적인 정비 또는 제거를 가능하게 하는 기술이 전혀 적용되지 않았기 때문에 추가적인 어려움을 야기합니다. 이 임무는 궤도상 서비스에 필요한 가장 까다로운 도킹 및 근접 작업 능력을 시연할 것입니다.

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