한국항공우주연구원

  초기 성공으로 환호 받던 8월 22일 발사된 2기의 갈릴레오 항법위성이 유럽형 소유즈 발사체의 Fregat 상단 문제로 인해 실패로 기록될 것으로 보인다. 8월 23일 유럽 정부 관리 및 산업계에 따르면 Fregat 상단은 2기의 갈릴레오 위성을 쓸모없는 궤도에 진입시킨 것으로 보인다. 중앙유럽 표준시 기준 8월 23일 오후 현재(발사 24시간 이후 및 Fregat 상단에 의한 위성 궤도 진입 20 시간 이후) 발사 서비스 공급업체 아리안스페이스(Arianespace) 및 유럽우주국(ESA, European Space Agency)은 원인을 조사 중이며 이로 인해 두 위성의 기능에 미칠 영향에 대한 결론을 내리지 못했다고 밝혔다.

  8월 23일 발표된 아리안스페이스 성명에서도 알려지지 않은 원인에 의해 Fregat 상단 발사체가 2기의 갈릴레오 항법위성들을 잘못된 궤도에 진입시켰다고 발표하였다. 아리안스페이스에 따르면 “유럽우주국과 프랑스우주국(CNES, French Space Agency)에 의해 운용되는 지상국으로부터 제공된 데이터의 실시간 분석으로부터 위성들이 예상 궤도에 있지 않은 것을 인지한 것은 위성의 분리 후 일정 시간이 지난 후였다”라고 한다. 위성들은 현재 예상궤도인 경사각 55도 및 고도 29,900km가 아닌 경사각 49.8도 및 고도 26,900km 상에서 안전한 상태이다. 독립적인 조사기구가 8월 25일 설치될 예정이라고 아리안스페이스는 발표하였으며, 잘못된 궤도가 위성의 계획된 미션에 어떤 영향을 미칠지는 아직 확실하지 않다.

  유럽 입장에서는 쓰라린 아이러니지만, 8월 22일 처음 문제를 발견한 곳은 발사된 위성에 대해 두 줄 요소(two-line elements)로 알려진 초기 궤도 파라미터들을 발표하는 미 국방부의 우주감시 네트워크(Space Surveillance Network)였다. 미국의 데이터로부터 위성의 궤도 진입이 잘못되었음을 처음으로 발표한 사람은 하버드-스미소니언 천제물리센터의 천문학자인 Jonathan McDowell 이었다.

  낮은 근지점으로부터 정확한 위치로의 궤도 상승에는 정상적인 위성 운용에 사용될 연료의 소모가 요구되지만 그 차제로 임무의 손실을 의미하지 않는다. 그러나 경사각 오차의 경우 위성 운용에 심각한 영향을 미치는 것으로 보인다. 경사각 보정을 위해서는 위성에 탑재된 연료보다 많은 양이 요구될 것으로 보이며, 위성이 제 위치에 도달한다고 가정해도 위성에 남은 연료량이 너무 작아 이러한 경사각 보정 노력이 쓸모없어질 수 있다.

  8월 22일 발사된 2기의 위성들은 독일 OHB AG사에 주문된 22기의 위성들 중 첫 번째로 납품된 위성들이었다. 다음 2기의 갈릴레오 위성들은 유럽의 기아나 우주센터에서 동일한 소유즈 발사체에 의해 12월 발사예정이었다. 갈릴레오 위성을 소유하는 유럽우주국 및 유럽 위원회(EC, European Commission)는 한번에 2기의 갈릴레오 위성 발사가 가능한 소유즈 발사체를 통해 4번의 추가 발사를 계획하고 있었으며, 한번에 4기의 갈릴레오 위성 발사가 가능한 아리안 5 발사체를 3번 이용함으로써 전체 22기의 갈릴레오 위성 발사를 완료하고자 하였다. 계획된 30기의 위성군 가운데 4기의 위성이 이미 발사되었으며, 현재 다음 위성의 주문은 4기가 아닌 6기가 될 것이며, 위성 2기 손실로 인한 갈릴레오 서비스 일정에 미치는 영향은 없을 수 있다.

  8월 22일 발사 실패에 대한 조사는 러시아 NPO Lavochkin에서 제작된 Fregat 상단에 초점을 맞출 것이다. Fregat 상단은 궤도상에서 20번 정도 재점화가 가능하다. 갈릴레오 발사를 위해서는 분리 전 2번의 점화만 사용되었다. 이후 3단의 연소는 우주 파편이 되어 다른 위성들에 위협이 될 가능성을 완화시키기 위해 지구 중궤도를 벗어나 더 높은 궤도에서 예정되어 있었다.

  남아메리카 동북쪽 해안에 위치한 유럽의 기아나 우주센터 내 목성 관제실(Jupiter Control Room)은 소유즈 발사체를 모니터링 하는 모스코바로부터 많은 정보를 수신한다. 의문은 위성이 분리될 때 어떤 정보가 Fregat 상단으로부터 러시아에 그리고 다시 유럽 관제실에 보내졌는가 이다. 한 관계자에 따르면 초기 결론은 Fregat 상단이 정확한 궤도진입 위치에 있는 것처럼 보였으며, 이 정보가 지상팀에 전달되어 목성 관제실의 박수와 발사 성공을 축하하는 유럽 정부 및 기업 관계자들의 발표를 야기하였다. 그러나 동일한 관제실의 어딘가에서 한 엔지니어가 Fregat으로부터가 아닌 위성의 실제 위치를 평가하고 위성 원격 측정 정보를 수신하는 지상국 데이터를 보여주는 모니터를 주시하고 있었다. 초기 수신된 데이터는 위성이 건전하고 신호를 보내고 있음을 보여주었다. 그러나 궤도가 잘못되었음을 알리는 경고는 뒤이어 도착한 것으로 보인다. 발사 성공 축하가 시작된 이후 아리안스페이스의 목성 관제실 내 CCTV의 정밀 분석에 따르면 최소 한 명의 관제팀 인원이 일반적인 축하 상황과 어울리지 않게 여전히 구부리고 앉아 스크린을 주시하고 있는 모습을 보여주고 있다.

The Soyuz-Fregat was supposed to deliver the two satellites into a circular orbit 23,222 kilometers in altitude,

inclined 56 degrees to the equator. But the satellites were in an elliptical, not circular,

orbit with an apogee of 25,922 kilometers and a perigee of 13,700 kilometers,

and the inclination was 47 degrees instead of 56. Credit: ESA artist's concept by J. Huart

※ 이 글은 아래의 링크 기사를 참조하여 작성하였습니다.
   출처:http://www.spacenews.com/article/launch-report/41650galileo-launch-initially-hailed-as-success-is-a-failure

작성 : 한국항공우주연구원 원수희 (선임연구원)