인공위성의 센서와 지상국의 설치

눈이 나쁜 사람들에게 시력이 좋아지려면 멀리 있는 사물을 주로 보라고 한다. 예를 들면 매는 낮에 높은곳을 날아 다니다가 지상에 있는 먹이를 찾는다. 덕분에 매의 시력은 인간보다 7배 가량 더 좋다고 한다. 인공위성에도 사람의 눈에 해당하는 광학탭재체를 가지고 있는데 이는 매우 높은 해상도를 가지고 있으며 파장별로 다양한 용도를 지닌다.

 

눈과 비슷한 구조인 인공위성 카메라

광학탑재체란 빛을 감지하여 상을 만들어 주는 기기이다. 빛에는 사람이 볼 수 있는 가시광선이나 자외선, 적외선을 포함하며 엑스선까지도 감지가 가능하다. 기본적으로 눈의 구조와 비슷하게 구성되어 있다고 한다. 하지만 일반적인 카메라와는 다르게 환경도 다르고 촬영 목적도 다르게 때문에 특징이 있다.

 

 

 

일반카메라를 일반적으로 사람이 눈으로 보는것과 가장 가까운 정보를 얻는 것이 목적이다. 초점거리도 대략 18mm에서 200mm사이로 보면 된다. 하지만 인공위성은 초점거리가 1m ~ 수십m에 달하기 때문에 인공위성의 카메라는 일반적인 카메라라기 보다는 대형 망원경에 가깝다고 보면 된다.

또한 환경에 따라서 카메라의 크기와 무기를 제한하고 있기 때문에 목적에 맞게 설계되어 있다. 인공위성 카메라가 일반카메라와 가장 다른점은 우주의 여러가지 환경에 따라서도 잘 견딜 수 있도록 설계된다는 것이다. 우주에 올라가면 제품이 고장이 나면 안되기 때문에 보다 튼튼한 제품을 사용하고 우주와 비슷한 환경에서 시험검증된 제품을 주로 사용한다.

 

또한 인공위성 카메라는 해상도가 높아질수록 오차가 점차적으로 커지기 때문에 사실상 오차가 없어야 한다. 아리랑 5호는 박쥐처럼 파장을 이용해서 촬영을 한다. 합성영상레이더라는 장치가 장착되어 있어서 전자파를 쏘아 올려서 반사되어진 전자파를 분석하여 복잡한 지형을 알아볼 수 있는것이다. 

 

 

이 전자파는 금속성 물체나 물에 반사가 잘되는 성질이 있어서 땅속의 지하자원을 탐색하거나 바다에 새어나온 원유의 해양오염을 파악하기에 용이하다. 또한 밤과 낮의 구분도 없으며 태풍이 불거나 비가와도 촬영이 가능하다. 그 이유는 합성 영상레이더의 전자파는 공기와 구름에 있는 수분을 그대로 통과하기 때문이다.

 

 

지상국의 설치요인 및 장소

 

일반적으로 인공위성을 우주로 쏘아올린뒤에는 이들은 관찰하고 관제하기 위해서 지상국을 따로 설치한다. 하지만 남극이나 북극에도 지상국을 설치하는데 그러한 이유는 무엇 때문인지 궁금했다. 아리랑 위성은 지구를 관측하기 위한 위성으로 북극과 남극을 지나는 극궤도 위성이며 500~800km사이에서 도는 저궤도 위성이다.

 

이는 빠른 시간내에 지구를 도는데 그 시간은 약 98분이면 지구를 한바퀴 돌고 하루로 따지면 14바퀴 반이나 도는것이다. 지상국에서 위성과 교신을 하는 횟수는 하루에 세네번에 불과하며 시간은 한번 교신때 약 10분만 가능하다. 하지만 극궤도 위성이므로 북극이나 남극에 지상국을 설치하게 되면 하루에 10회이상 교신이 가능할 뿐만 아니라 위성을 수시로 체크가 가능하기 때문에 문제발생시 바로 조치가 가능하다.

 

또한 남극과 북극의 교신에 따라 연로도 절약할 수 있으며 이로인해 운영을 오랫동안 가능하게 한다. 우리나라는 위성을 관제하기 위해서 대전, 남극, 추크주 웨노섬, 북극. 이렇게 네개 지역에 있는 안테나를 사용하는데 그중 대전, 남극, 추크주 웨노섬의 위성은 자체적으로 운영하고, 북극은 KSAT사의 안테나를 빌려서 사용하고 있다.

 

KSAT는 노르웨이의 회사로 70개 이상의 안테나를 운영하고 있는데 위성에서 촬영한 영상은 대전의 안테나와 KSAT안테나를 이용해서 수신을 하고 있다.  현재 우리나라의 위성관제소는 다른나라들의 위성들과도 교신이 가능하지만 우리나라 위성과 교신하는데만 집중하여 활용하고 있다.

 

 

지상국은 대체적으로 안테나, 수신기 그리고 감시등을 수행하는 기지라 할 수 있다. 이곳에는 우주에 띄어진 인공위성의 경로를 추적하거나 따로 통제할 수 있는 장비가 설치되어 있다. 이러한 지상국에서는 위성으로부터 수신된 정보들을 분석하여 위성의 상태를 점검하기도 하고, 탑재체로부터 측정된 자료들을 분석하고 저장함으로써 이러한 자료들을 필요한 곳에 나눠주는 역할을 한다.

 

이러한 지상국들은 인조 장애물들이 있으면 전파를 방해 받을 수 있으므로 주변이 산으로 둘러쌓인 분지같은 곳이 설치되기에 유리한 조건을 가지고 있다. 최근에 들어서 이중편파를 사용하고 있어서 더 복잡하게 문제가 발생되고 있다. 위성의 고도가 기본적이라고 해도 거리가 있기 때문에 지상국으로 부터 아무리 빠르게 전송되어 진다고 해도 서로 통화 하는데 있어서 지연이 생기게 마련이다.