誘引 달 探査 ‘아르테미스’에 活用
火星選 9日만에 데이터 電送 可能
美國航空宇宙局(NASA)李 構想하고 있는 宇宙 레이저 光通信 시스템의 想像圖. NASA 提供
달 表面 알갱이 하나하나를 4K 超高畫質(UHD)로 實時間 들여다볼 수 있는 날이 올까. 美國航空宇宙局(NASA)이 이를 現實化할 宇宙 레이저 光通信 技術을 開發하고 있다. 이 技術은 美國 主導로 韓國도 參與하고 있는 誘引 달 探査計劃 ‘아르테미스’에 活用된다. 2025年 人類가 다시 한 番 달을 밟는 모습을 생생히 傳할 것으로 期待된다.
14日 NASA에 따르면 NASA는 ‘오리온 아르테미스II 光通信시스템(O2O)’을 開發하고 있다. 오리온은 달 探査에 쓰일 有人 宇宙船이다. NASA는 레이저 光通信 시스템을 오리온에 搭載해 아르테미스 任務 全般을 생중계한다는 構想이다.
● 宇宙通信, 無線電波에서 레이저 光通信으로 進化
現在 宇宙通信은 無線 電波를 利用한다. 宇宙船이나 人工衛星이 電波를 쏘고 이를 地上 基地局의 안테나가 送信하는 式이다. 傳播는 向하는 距離의 제곱에 反比例해 그 密度가 줄어든다. 距離가 멀어지면 電波 세기가 크게 減少하는 것이다. 深宇宙 探査 때는 使用이 힘든 通信法이다. 또 全 世界에서 宇宙 開發 붐이 일면서 宇宙를 떠도는 衛星이 늘고 있다. 남아있는 周波數 帶域 小室로 通信 障礙도 豫想된다.
宇宙 레이저 光通信은 레이저로 地上과 宇宙船이나 人工衛星 等 宇宙 物體 間에 데이터를 주고받는 超高速 通信이다. 旣存 通信 方式보다 理論的으로 100倍 빠르다. 火星에서 地圖 데이터를 보내는 데 電波로 9週 걸린다면 레이저로는 9日이면 餞送을 마칠 수 있다.
임명신 서울대 天文宇宙硏究센터長은 “레이저는 旣存 通信보다 많은 信號와 情報를 同時에 보낼 수 있다”며 “振動數가 높아 거기에 담을 수 있는 데이터의 量이 많은 것”이라고 說明했다.
宇宙船이나 衛星의 通信裝備 크기와 무게를 줄여 더 많은 科學 裝備를 搭載하거나 動力과 費用을 아낄 수 있는 것도 長點이다. 레이저 光通信은 電波 通信 對備 좁은 빔 幅을 使用해 干涉을 最少化하고 通信링크를 가로챌 수 있는 領域을 減少시켜 保安性度 높다.
● 달에서 地球로 秒當 260Gb 데이터 電送… 大氣 影響 最少化가 宿題
NASA는 最近 連달아 宇宙 레이저 光通信 實現 可能性을 立證했다. 2021年 12月 地球 軌道 및 深宇宙 任務에 레이저 通信 技術을 試演했다. LCRD란 시스템을 쏘아 올려 高度 3萬6000km 靜止軌道에서 宇宙 레이저 通信 技術을 檢證했다. 지난해엔 ‘TBIRD’란 시스템을 큐브衛星에 搭載해 쏘아올렸다. TBIRD는 레이저 通信技術로 1.4TB(테라바이트·terabyte) 다운로드에 成功했다.
아직 課題는 남아있다. 宇宙 레이저 光通信 實現을 위해 大氣의 影響을 줄여야 한다. 레이저는 待機에 産卵이 된다. 假令 구름이 있는 境遇 레이저가 여기에 影響을 받아 데이터 誤謬가 생길 수 있는 것이다.
NASA 計劃대로면 宇宙 레이저 光通信은 2024年으로 豫定된 달 有人軌道 飛行計劃人 ‘아르테미스II’에서 먼저 試演된다. 試演을 거친 後 最終 誘引 달探査 計劃인 ‘아르테미스III’에 쓰일 豫定이다. 아르테미스II는 秒當 最大 260Mb(메가비트)의 速度로 데이터를 地球로 電送하는 試驗을 한다. 全 世界 인터넷 平均 速度는 秒當 5∼7Mb, 韓國도 秒當 25Mb 水準이다. NASA는 “아르테미스II는 有人 宇宙船과 지구 間 宇宙 레이저 光通信을 試演하는 最初의 事例가 될 것”이라고 밝혔다.
고재원 동아사이언스 記者 jawon1212@donga.com
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