정찰 위성

1. 개요2. 역사3. 특징

3.1. EO 위성3.2. SAR 위성

4. 기타5. 관련 문서

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1. 개요

정찰위성(偵察衛星, Reconnaissance satellite)은 군사 정찰의 목적을 가지는 인공위성이다. 카메라 등 관측 장비를 달고 목표 지점 상공을 지나가면서 사진을 찍어 해당 지역의 영상을 제공한다. 대표적으로는 미국의 키홀 위성과 소련의 코스모스 위성 [1]이 있다.[2]

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2. 역사

냉전 당시 미국과 소련은 상대의 군사 정보를 확보하기 위해 가능한 모든 수단을 동원했다. 1950년대에는 정찰 풍선이나 정찰기를 영공에 침투시키는 방법까지 동원되었지만 한계가 분명했다. 결국 어느 국가의 소유도 아닌 우주 영역에서 정찰하는 방식이 대안으로 떠올랐다.

우주 개발 초창기인 1960년대의 기술로 쓸 만한 정찰위성을 구현하는 것은 어려운 일이었다. 수백 km 상공의 위성에서 지상의 사진을 선명하게 찍는 것부터, 그렇게 찍은 사진을 지상까지 원격 전송이 가능한 TV 카메라로 전달하는 것까지 모두 어려운 일이었다.

CORONA: The Original Spy Satellite Program

60~70년대의 초기 정찰위성은 필름 카메라로 사진을 촬영하고 그 뒤 필름을 대기권에 재돌입시켜서 #[3] 지상에서 회수하는 방법을 사용했다. 미국의 경우에는 필름만 캡슐에 담아 재돌입시키고 낙하산이 펼쳐져 천천히 낙하하는 필름을 비행기로 낚아채는 방법을 사용했고, 소련은 필름과 카메라를 통째로 캡슐에 담아 지상에 낙하시켜 회수하는 방식을 썼다. #[4]

1980년대부터 데이터 전송 기술이 발전하면서 실시간으로 사진을 전송 받아 분석하는 것이 가능해졌다.
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3. 특징

정찰위성은 높은 촬영 성능을 내기 위해서는 가능한 낮은 고도에 위치해야 한다.[5] 또한 다양한 표적을 확인하고, 정찰 시간을 예측하기 어렵도록 하기 위해 궤도를 수정해야 하는 경우가 많다. 이런 특성 때문에 정찰위성은 추진체 소모가 많고 수명이 무척 짧다. 따라서 정말 돈이 많이 든다. 때문에 많은 국가에서는 꾸준히 많이 발사를 하므로 위성을 민군 겸용으로 사용하거나, 성능을 희생하더라도 높은 궤도에 올리는 경우가 많다.

정찰위성은 주로 군이 아닌 정보기관이 운용하는 경우가 많으며[6], 우주군이나 국가 우주기관이 운영하는 경우도 있다.[7][8]
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3.1. EO 위성

EO위성으로 촬영한 김일성 광장

전자 광학(Electro-Optical) 장비가 탑재된 위성이다. 우리가 흔히 생각하는 "사진"을 얻을수 있는 위성들이며 눈에 보이는 가시광선을 이용하기 때문에 시간과 날씨의 영향을 많이 받는 단점이 있다.

초창기 광학위성은 필름회수식이었던지라 정찰 자료 취급과 촬영의 제약이 매우 심했으나, 현재는 전자 기술의 발달로 촬영한 이미지를 디지털로 바로 전송할 수 있다. 상업적 수요가 높아 민간 위성에서도 많이 쓰인다.

일반적으로는 흑백/컬러 이미지를 취급하며 보통 민간용으로는 컬러 이미지쪽이 수요가 높지만 본격적인 정찰목적에서는 컬러보다 더 높은 해상도를 얻을수 있다는 점 때문에 흑백 이미지를 더 많이 쓰며 이외에도 적외선, 자외선등을 탐지하는 정찰위성도 존재한다.

일반적으로는 밤에는 사용이 불가능하나, 해당 지역에 충분한 조명이 있으면 어느 정도 식별가능한 사진을 획득할 수 있다.

미국 상업 위성이 촬영한 부차 학살 매장지[9]

영화 등에서는 사람의 얼굴을 정확히 식별하는 등 엄청난 성능을 가진 것으로 나오곤 하지만, 현재 대부분의 국가가 쓰는 위성의 해상도는 최상급 위성도 30cm 정도이다.[10] 차량의 형태를 구분하거나 사람 형상을 구분하는 정도로 제한되며, 만약 컬러 사진의 경우 해상도가 1m단위로 낮아져 더 구분하기 힘들어진다. 물론 공개되지 않은 초 고해상도 위성이 존재할 가능성은 있으나 확인된 바는 없다.
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3.2. SAR 위성

SAR 위성으로 촬영한 헤르손 공항(주기장)

전파를 이용하는 SAR(Synthetic Aperture Radar) 장비가 탑재된 위성이다. 기상과 무관하게 촬영할 수 있다. EO 위성에 비해서 자료 해석에 지식이 요구되며[11], 전문 교육을 받지 않은 일반인은 알아보기 어렵다.[12]

3차원 지형 데이터를 얻을수 있다는 점 덕분에 3차원 지도 구현을 위해서 쓰이기도 한다.[13]
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4. 기타

정찰위성 프로젝트가 정착되고 시간이 지난 후엔 두 대 이상의 카메라를 이용, 합성하는 방식으로 3D 지형데이터를 얻기도 했다.(이 기술은 현재 민간에서도 사용된다.)[14]. 이후엔 합성개구레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR)를 사용, 그 전후로 감시체제에 돌입하며 미국, 소련 양 국가는 인공위성을 수백 대씩 뿌려댔다.
넓게 보면 정찰 위성에 포함시킬 수도 있는 조기경보 위성도 존재한다.[15]

5. 관련 문서

[1] 하지만 모든 코스모스 위성은 전부 군사위성이 아니다. 과학용 위성과 민군겸용 통신/항법위성도 코스모스라고 불렀다. [2] '다목적 위성'이라 하여 하나의 위성이 기상 관측, 과학 연구, 군사 정찰 등의 목적을 가지는 경우도 있다. [3] 해당 링크의 영상은 키홀 위성의 종류 중 하나인 코로나 위성의 필름이 담긴 캡슐을 지구로 재돌입 시키는 걸 다룬 영상이다. [4] 당시 이런 위성 필름을 회수하기 위한 군사작전 역시 미국과 소련 간에 치열하게 펼쳐졌다. Ice Station Zebra라는 영화에서 이를 다루었으며, 콜 오브 듀티: 블랙 옵스 2의 캠페인 피로스의 승리에도 이 내용이 언급된다. [5] 저고도에서는 희박하긴 하지만 대기에 의한 공기저항이 상대적으로 커서 점차 궤도가 낮아지게 된다. 그래서 이를 보상하기 위해서 추진제를 자주 사용해서 고도를 유지해야 한다. [6] 미국의 경우 미국 국가정찰국 [7] 한국의 아리랑 위성 또한 정찰, 첩보 용도로 활용되긴 하나 기본적으로 아리랑 위성은 한국항공우주연구원이 운용하는 민간위성이고 한국에서 군이 단독으로 운용하는 위성은 ANASIS-II뿐이다. [8] 흔히들 우주군이 위성을 운용한다고 착각하는 경우가 많지만 현실의 우주군은 적성국 우주자산을 감시하고 적성국의 우주활동을 방해하는 쪽의 업무가 주 업무고 인공위성 관련 임무를 수행하는 경우는 손에 꼽을 정도로 적다. # [9] 상단 이미지는 학살 현장 당시를 찍은 상용 위성 이미지 서비스 프로바이더인 막사(Maxar)의 자료이며, 하단 이미지는 학살 이전 모습을 담은 구글 지도 사진이다. 다만 구글도 Maxar에서 제공받은 사진으로 지도 서비스를 하기 때문에 실상은 둘다 Maxar에서 찍은 사진이다. [10] 위의 안드레아 성당이 찍은 Maxar의 월드뷰 위성의 해상도가 30cm이다. [11] 단순히 건물이 배치되어있다 정도가 아니라 군사적 목적을 위해서는 판독된 물체가 어떤 무기체계인지 판별하거나, 아군의 타격에 의해 적군이 어느 정도의 피해를 입었는지 평가해야 하기 때문이다. 예를 들자면 본관과 강당, 운동장, 주차장이 있는 학교를 막사, 정비고, 연병장, 차량호가 있는 보병부대로 오인할 수 있다. 인접 시점에 촬영된 EO 위성 영상이 있다면 비교 분석하는 방법도 동원된다. [12] 위성 사진을 주고 실제 지명을 맞추는 양덕후식 놀이를 한다 해도 EO 위성에 비해 SAR 위성으로 하면 난이도가 상승한다. 사례 [13] 레이더 자체가 돈이 상당히 깨지는 부속품인 만큼 보통 운영주체들은 국가 기관들이다. [14] 구글 어스의 지형 보기가 그 예이다. [15] 조기경보위성으로 대규모 공습이 시도되려 할 때에 영공으로 들어오기도 전에 알아차릴 수 있다.