Kreios Space는 Kongsberg NanoAvionics와 협력하여, 대기 전기 추진 시스템을 탑재한 200kg급 마이크로 위성을 초저궤도(VLEO, 150~300km 대역)에 띄울 예정입니다. 이 고도는 대부분의 위성이 몇 달 내에 궤도를 이탈하는 구간입니다. 이번 테스트를 통해 개념이 입증된다면, 위성은 현재 고도를 유지하기 위해 극복해야 하는 희박한 공기를 활용함으로써 무겁고 비싼 화학 연료의 필요성을 줄일 수 있습니다.
VLEO가 문제인 이유
VLEO 고도에서는 잔류 산소 및 질소 분자가 측정 가능한 수준의 항력을 발생시킵니다. 이 항력은 궤도 속도를 앗아가며, 추진력이 없는 위성은 몇 주에서 몇 달 안에 지구로 추락하게 됩니다. 또한 동일한 입자들이 노출된 표면을 침식시켜 임무 수명을 단축시킵니다. 기존의 추진기는 추진제를 실어 항력 문제를 해결하지만, 추가되는 질량은 탑재체 용량을 줄이고 발사 비용을 높이는 원인이 됩니다.
"공기를 연료로" 사용하는 원리
Kreios의 시스템은 소형 진공청소기와 전기 추진기가 하나로 합쳐진 것처럼 작동합니다. 흡입구가 주변의 O₂ 및 N₂ 분자를 모읍니다. 탑재된 동력원이 이 가스를 이온화하여 전하를 띤 가스인 플라즈마로 변환합니다. 그런 다음 플라즈마를 전기 노즐을 통해 배출하여 항력에 대항하는 추력을 생성합니다. 결과적으로 위성의 속도를 늦추는 대기가 위성을 앞으로 밀어주는 추진제가 되는 것입니다.
이 방식은 두 가지 즉각적인 이점을 약속합니다:
- 질량 절감 – 전용 연료 탱크나 대형 화학 추진기가 필요 없어, 센서나 통신 장비에 사용할 수 있는 무게를 확보할 수 있습니다.
- 임무 기간 연장 – 지속적인 추력을 통해 위성을 몇 달이 아닌 수년 동안 VLEO에 머물게 할 수 있으며, 이를 통해 대기가 가장 밀집된 구역에서만 가능한 고해상도 영상 촬영과 저지연 통신 링크를 구현할 수 있습니다.
업계에 미치는 영향
Kreios의 테스트가 성공하면 지구 관측, 통신 및 IoT 군집 위성 운영사들은 발사 비용을 낮추고 데이터 품질을 향상할 수 있습니다. 지면에 더 가까워질수록 더 선명한 이미지를 얻을 수 있으며, 저궤도 중계기에 의존하는 광대역 서비스의 지연 시간도 줄어듭니다. 물류 기업, 건설 관리자, 정밀 농업 제공업체 등 위성 데이터에 의존하는 기업들은 더 빠르고 상세한 정보를 얻는 혜택을 누릴 수 있습니다.
또한 이 기술은 새로운 위험도 동반합니다. 가혹한 환경에서 플라즈마를 생성하려면 신뢰할 수 있는 전력이 필요합니다. 시스템은 다른 탑재체에 영향을 주지 않으면서 태양광 패널로부터 충분한 전력을 끌어와야 합니다. 추력 수준이 낮기 때문에 정밀한 궤도 유지를 위해서는 정교한 제어 소프트웨어가 필요합니다. 이온화된 배기가스에 장기간 노출될 경우 우주선 표면의 마모가 가속화될 수 있는데, 이는 장기 비행에서 아직 수치화되지 않은 요소입니다.
향후 계획
Kreios는 대기 밀도를 극대화하기 위해 150km 원형 궤도를 목표로 올해 말 테스트 버스를 발사할 계획입니다. 이 임무는 수개월 동안 추력 성능, 전력 소비 및 재료 부식을 모니터링할 것입니다. 성공할 경우 마이크로 위성용 "공기 연료" 추진 키트를 제공하는 상업적 서비스로 이어질 수 있으며, 다른 스타트업들이 유사한 개념을 탐구하도록 촉발할 수 있습니다.
요약
대기 항력을 추력으로 전환하는 것은 VLEO 임무의 경제성을 재정립할 수 있습니다. Kreios Space는 위성을 끌어내리려는 바로 그 입자들을 활용함으로써, 위성을 더 오래, 더 저렴하게, 그리고 더 높은 성능으로 유지하는 것을 목표로 합니다. 다가오는 비행은 이 아이디어가 실험실의 물리학을 넘어 일상적인 우주 운영으로 넘어갈 수 있을지를 보여줄 것입니다.