아스트로스케일, 세계 최초로 우주 쓰레기와의 랑데부 성공
이번 성공은 통제 불능 위성과의 도킹을 위한 미래 미션의 토대를 마련했다고 해요.
영화 같은 현실: 아스트로스케일의 쾌거
영화 “인터스텔라”에서 매튜 맥커너히의 캐릭터가 조종 불능 상태로 회전하는 모선에 도킹하는 장면, 다들 기억하시나요? 아스트로스케일(Astroscale)이라는 일본 회사가 지난 몇 년간 해낸 일이 바로 그와 비슷한 일이라고 합니다. 물론 영화처럼 극적이진 않지만요. 회전을 멈추고, 맥커너히 대신 컴퓨터의 자율적인 판단에 맡긴다면, 아스트로스케일이 이룬 업적에 근접하게 됩니다.
정말 놀라운 공학 기술과 궤도 역학의 성과가 아닐 수 없는데요. 아스트로스케일의 ADRAS-J 미션은 지구 저궤도에서 우주 쓰레기에 접근한 최초의 우주선(적어도 비공개 영역에서는)이 되었습니다. 이 특정 물체는 일본 H-IIA 로켓의 폐기된 상단 로켓으로, 2009년부터 궤도를 돌고 있다고 해요. 이는 지구를 돌고 있는 약 2,000개의 폐기된 로켓 몸체 중 하나이며, 미국 우주사령부가 추적하는 45,000개 이상의 물체 중 하나입니다.
도쿄에 본사를 둔 아스트로스케일의 창립자이자 CEO인 오카다 노부(Nobu Okada)는 “이것은 지구 궤도를 고속으로 도는 모든 물체에 지상에서 안전하게 접근할 수 있게 해주는 세계 최초의 기술”이라며 “큰 잠재력을 가지고 있다”고 말했습니다.
미션 성공의 의미
대부분의 다른 우주 쓰레기처럼, 아스트로스케일이 접근한 H-IIA 로켓은 통제되지 않고, 다른 위성이 안전하게 접근하여 자세히 관찰하는 데 도움이 될 수 있는 항법 장치나 위성 간 통신 링크가 없다고 합니다. 이는 국제우주정거장(International Space Station)과 같은 “협력적인” 물체와의 랑데부보다 훨씬 더 큰 기술적 과제를 제시합니다.
ADRAS-J 미션은 작년 8월에 H-IIA 로켓에서 50미터(164피트)까지 접근했다고 합니다. ADRAS-J는 아스트로스케일과 일본 우주항공연구개발기구(Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) 간의 공공-민간 파트너십의 핵심이며, JAXA는 미션 공동 자금 지원을 위해 1,300만 달러 계약으로 참여했습니다.
아스트로스케일-재팬의 능동적 잔해 제거(Active Debris Removal by Astroscale-Japan)의 약자인 ADRAS-J는 2024년 2월에 발사되어 지구 위 560킬로미터(350마일) 이상의 극궤도에서 H-IIA 로켓 추적을 시작했습니다. 11월 30일, ADRAS-J는 H-IIA 상단 로켓에 최종적으로 근접하여 로켓에서 불과 15미터(49피트) 떨어진 위치에 도달했으며, 후진하기 전에 자동 조종 항법을 위해 카메라와 레이저 거리 측정 센서를 사용했습니다.
아스트로스케일은 이 업적을 통해 일본 우주 기관으로부터 최종 마일스톤 지급을 받았다고 수요일에 발표했습니다. 아스트로스케일의 시연에는 H-IIA 로켓의 360도 회전 비행이 포함되었습니다.
오카다는 지난달 아스트로스케일의 사업 전망에 대한 브리핑에서 “이것은 곡예적이고 매우 어려운 기술이었다”며 “잔해가 가만히 있지 않다는 것을 기억해 달라. 잔해는 초속 7~8킬로미터로 지구를 돌고 있는데, 이는 총알 열차보다 거의 100배 빠르다”고 말했습니다.
아스트로스케일이 촬영한 이미지는 H-IIA 상단 로켓이 16년 전 일본 기후 연구 위성을 배치하는 임무로 발사되기 전과 거의 같은 상태로 양호한 상태임을 보여주었습니다. 잔해 로켓은 도시 버스 크기이고, ADRAS-J는 주방 오븐보다 약간 더 크다고 합니다.
정말 우주 쓰레기 청소를 위한 것일까요?
H-IIA 로켓까지 마지막 15미터를 이동하는 것은 미래의 아스트로스케일 미션인 ADRAS-J2의 몫입니다. ADRAS-J는 선구자였으며, 실제로 궤도에서 다른 물체에 부착할 수 있는 장비가 없었습니다. 작년에 일본 우주 기관은 아스트로스케일에 8,800만 달러(132억 엔) 상당의 계약을 체결하여 ADRAS-J2를 제작 및 발사하여 랑데부하고 로봇 팔을 사용하여 동일한 H-IIA 로켓에 부착한 다음 폐기된 상단 로켓을 대기권으로 다시 유도하여 파괴적인 재진입을 수행하도록 했습니다.
아스트로스케일에 따르면 ADRAS-J2는 2027년에 발사될 예정이라고 합니다.
아스트로스케일의 궤도 발레 시연은 이 회사를 상업 위성 서비스 산업의 경쟁자로 자리매김하고 있으며, 여기서 사업 기회는 오카다가 2013년에 추구하기 위해 설립한 우주 쓰레기 제거 시장을 능가할 수 있습니다. 이 회사는 미국, 영국, 프랑스 및 이스라엘에 자회사를 두고 전 세계 고객에게 맞춤형 서비스를 제공하고 있습니다.
미국과 유럽 정부는 현재 아스트로스케일의 고객입니다. 영국 우주국과 유럽 우주국은 아스트로스케일에 약 3,500만 달러의 정부 지원금을 지원하여 ELSA-M이라는 시연 미션을 위해 협력했으며, 이 미션은 2025년 말 또는 2026년 초에 발사될 예정이며 자기 도킹 플레이트를 사용하여 OneWeb의 광대역 메가컨스텔레이션에서 작동하지 않는 위성을 포획하고 궤도에서 제거하려는 시도를 할 예정입니다. 이는 H-IIA 로켓과 달리 OneWeb 위성이 방문객을 맞이할 준비가 되어 있기 때문에 일본에서의 아스트로스케일의 작업과는 다를 것입니다.
궤도에서 우주 쓰레기를 제거하는 것은 멋진 아이디어처럼 들립니다. 이는 충돌로 인해 더 많은 우주 쓰레기가 생성될 가능성을 줄일 수 있습니다. 궤도에 남아 있는 폐기된 로켓 단계는 폭발 가능성이 있는 추진제나 저장된 배터리 에너지를 보유할 수 있기 때문에 우주 쓰레기 매파에게 가장 우려되는 물체 중 하나입니다.
하지만 큰 문제는 누가 그러한 사업에 자금을 지원하느냐는 것입니다. 궤도에서 2,000개의 로켓 몸체만 제거하는 데에도 수십억 달러가 소요될 수 있습니다. 대기 항력이 수세기 이상 동안 재진입을 강제하기에는 너무 높은 곳을 비행하는 대형 우주선이나 파편과 같이 궤도에서 가장 위험한 물체를 제거하기 위해 소수의 청소 미션을 시작할 가치가 있을 수 있습니다.
따라서 아스트로스케일이 다른 응용 분야로 전환한 것은 놀라운 일이 아닙니다. ADRAS-J로 입증된 랑데부 및 근접 운영(RPO) 기술은 위성 서비스 및 검사와 같은 여러 다른 유형의 미션을 가능하게 합니다.
아스트로스케일의 미국 자회사는 2023년에 정지 궤도를 돌아다닐 수 있는 위성 연료 보급기를 제작하기 위해 계약을 체결했습니다. ADRAS-J 미션과 마찬가지로 이 프로젝트는 공공-민간 파트너십이며, 아스트로스케일은 자체 자금 1,200만 달러를 투입하고 있습니다. 1월에 일본 정부는 아스트로스케일을 저궤도에서 화학 연료 보급을 시연하기 위해 최대 8,000만 달러 상당의 계약으로 선정했습니다.
아스트로스케일의 가장 최근 승리는 목요일에 일본 방위성이 이 회사에 정지 궤도에서 비행하여 일본 군대와 정보 기관을 위해 해당 영역의 다른 물체에 대한 정보를 수집할 수 있는 프로토타입 위성을 개발하는 계약을 체결했을 때였습니다.
아스트로스케일의 최고 재무 책임자인 마쓰야마 노부(Nobu Matsuyama)는 “방위 관련 사업 전망에 대해 매우 낙관적이다”고 말했습니다.
아스트로스케일의 다른 프로젝트에는 정지 궤도에서 신원 미상의 고객을 위한 수명 연장 미션이 포함되어 있으며, 이와 유사한 서비스를 제공합니다.
그렇다면 아스트로스케일은 정말 이 모든 것을 할 수 있을까요? 의 시대에 “비협력적인” 위성 옆으로 다가가는 것이 얼마나 유용한지 쉽게 알 수 있습니다. 연료를 보급하든, 수리하든, 궤도에서 제거하든, 검사하든, (숨 막히는!) 무엇이든 말입니다. ADRAS-J와의 아스트로스케일의 시연은 항법 장치 없이 우주에서 다른 물체 근처에서 안전하게 작동할 수 있음을 보여주었으며, 이는 이러한 응용 분야의 기본입니다.
지금까지 정부는 이러한 종류의 작업에 대한 수요를 주도하고 있습니다.
아스트로스케일은 작년 6월 도쿄 증권 거래소에 상장되기 전에 벤처 캐피털 자금으로 거의 4억 달러를 모금했습니다. 빠르게 거의 10억 달러까지 치솟은 후 회사의 시장 가치는 목요일 현재 로 떨어졌습니다. 아스트로스케일은 모든 운영 위치에 걸쳐 약 590명의 정규 직원을 보유하고 있습니다.
마쓰야마는 아스트로스케일의 총 수주 잔고가 약 389억 엔, 즉 2억 6천만 달러로 평가된다고 말했습니다. 이 회사는 여전히 램프업 단계에 있으며, 대차대조표에 영업 손실을 보고하고 있으며, 마쓰야마는 올해 최대치에 달할 것이라고 말한 급격한 연구 개발 지출을 보고하고 있습니다.
오카다는 지난달 “우리는 우주에서 파편과 같은 비협력적인 물체에 대한 RPO 기술을 입증한 유일한 회사”라고 말했습니다.
오카다는 “간단히 말해서, 이는 물체에 접근하고 포획하는 것을 의미한다”고 덧붙였습니다. “이러한 기능은 우리 이전에는 존재하지 않았지만, 이 기술을 숙달하면 파편 제거 서비스뿐만 아니라 궤도 수정, 연료 보급, 검사, 관찰, 궁극적으로 수리 및 재사용 서비스도 제공할 수 있습니다.”