NASA가 개발한 전기 추진기로 상업용 위성이 궤도를 유지하고 임무 수명을 연장할 수 있습니다.

NASA의 Dawn 우주선은 고효율 이온 추진기를 사용하여 소행성대에 있는 세레스와 베스타를 방문했습니다. 이 전기 추진 방식은 현재 Orbion Space Technology에서 소형 위성용으로 제조되고 있습니다. (이미지 :NASA)

식료품과 마찬가지로 위성에도 유통기한이 있습니다.

지구 저궤도에서 위성은 시간이 지남에 따라 속도가 느려지고 궤도가 붕괴되는 아주 작은 양의 대기 끌림에 노출됩니다. 추진기는 위성이 우주에 머물 수 있도록 궤도를 높이는 데 사용됩니다. 하지만 연료가 떨어지면 항력이 더해지고 위성은 결국 대기권으로 다시 진입하게 됩니다.

이러한 위성을 수년 동안 유지하는 데 필요하지만 대부분의 이러한 추진기는 무겁고 많은 저장 공간이 필요한 화학 추진제를 사용합니다. 그러나 미시간 주 어퍼 반도(Upper Peninsula)의 한 회사는 NASA가 갈고 닦은 기술의 도움으로 이 문제를 해결하려고 합니다.

Orbion의 Aurora 추진기는 작고 효율적이지만 몇 년 동안 소형 위성의 궤도를 유지할 수 있을 만큼 강력합니다. (이미지 :Orbion Space Technology Inc.)

미시건주 호턴에 위치한 Orbion Space Technology는 2016년 Brad King과 Jason Sommerville에 의해 설립되었습니다. 두 사람 모두 이전에 NASA에서 프로젝트에 참여했거나 자금을 지원받은 경험이 있었습니다. 두 사람은 위성을 궤도에서 더 오래 지속시키거나 연료보다 더 많은 탑재량을 운반할 수 있는 방법에 대한 시장을 보았습니다. 이 과제를 해결하려면 연료가 전혀 필요하지 않은 추진기가 필요했습니다.

이온 추진기 기술의 한 유형인 홀 효과 추진기는 우주선을 추진하기 위해 화학 반응이 아닌 전기를 사용합니다. 홀 효과 추진기는 전기장의 전하를 사용하여 가스 추진제(가장 일반적으로 크세논과 같은 비활성 가스)를 가속합니다. NASA는 세레스를 방문한 Dawn 우주선과 소행성에 충돌하는 DART(이중 소행성 방향 전환 테스트) 임무 등 몇 가지 행성 간 임무에 이온 추진기를 사용했습니다.

Orbion의 창립자들은 이 기술이 실험적인 개념에서 태양계 주변 임무에 정기적으로 사용되는 것으로 성장하는 것을 보았지만 회사가 이러한 추진기를 위성 운영자에게 실행 가능하게 만들려면 전문가의 도움을 받아야 했습니다.

글렌 연구 센터에서 테스트 중인 이 홀 효과 추진기는 전기와 불활성 가스를 우주선을 추진할 수 있는 힘으로 변환합니다. Orbion Space Technology는 소형 상업용 위성에 이러한 추진기의 높은 효율성을 제공하기 위해 설립되었으며, 회사는 이를 실현하기 위해 센터의 도움을 구했습니다. (이미지 :NASA)

클리블랜드에 있는 NASA의 글렌 연구 센터는 기관의 과학 임무를 위한 이온 추진기를 개발하고, Dawn 및 DART 임무를 위한 추진기를 설계 및 평가하고, 전반적인 기술을 개선하는 데 심층적인 역할을 담당해 왔습니다.

Orbion은 이러한 엔진 개발에 대한 자세한 정보와 비독점 평가 라이선스를 받기 위해 Glenn과 데이터 사용 계약을 체결했습니다. Orbion이 NASA를 선택한 이유 중 하나는 이온 추진기에 대한 재료 연구의 발전과 Glenn이 개발한 음극 히터(전기 효율 및 작동 수명을 향상시키는 기술) 때문이었습니다.

Glenn의 전기 추진 시스템 부문 항공우주 과학자인 Timothy Verhey는 "히터에 대한 논의부터 시작했지만 활용할 수 있는 더 많은 측면을 살펴보는 다른 논의도 있었습니다."라고 말했습니다. "다양한 방법으로 우리는 많은 회사의 지식을 지키는 사람이 됩니다."

계약 기간 동안 Orbion 팀은 Glenn의 연구원들과 많은 상호 작용을 가졌습니다. 여기에는 직접적인 기술 지원과 일부 센터 견학이 포함되었습니다.

Orbion의 엔지니어링 담당 부사장인 Jason Makela는 "저희는 그들이 복잡한 구성 요소를 구축하고 시스템을 구성하는 방법에 대해 메모하기 위해 초대받았습니다."라고 말했습니다. "우리가 전화를 들고 그곳의 누군가에게 전화를 걸면 그 사람들은 멍하니 있을 것입니다."

최종 결과는 Aurora라는 이름으로 브랜드화된 Orbion의 추진기는 매우 높은 Delta-v와 특정 충격량, 속도를 변경하는 데 필요한 노력의 측정 및 추력 효율성을 통해 NASA가 심우주 임무를 위해 구축한 것과 동일한 성능을 발휘한다는 것입니다. Orbion의 제품은 또한 고도로 구성 가능하여 위성이 궤도에 머무르는 데 필요한 모든 것에 맞게 맞춤화할 수 있습니다.

Orbion은 여러 Aurora 추진기를 정부 및 민간 기업에 판매했습니다. 최근 이 회사는 새로운 지구 관측 우주선에 이온 추진기를 제공하기 위해 대형 상업용 위성 운영업체와 계약을 체결했습니다. Makela는 회사 내부와 외부 모두에서 활용된 풍부한 NASA 경험이 없었다면 Orbion이 오늘날의 위치에 도달할 수 없었을 것이라고 말했습니다.

Makela는 “이러한 주제 전문가들과 이름을 함께 알 수 있어서 정말 좋습니다.”라고 말했습니다. “우리는 이곳에서 정말 거인의 어깨 위에 설 수 있었습니다.”

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