1. 개요
큐브위성(초소형위성) 또는 큐브샛(Cubesat)은 크기가 10 cm×10 cm×10 cm에서 최대 20 cm×10 cm×60 cm에 이르는 인공위성 혹은 탐사선이다. 국내에서는 우리말로 '꼬마위성'이라는 이름으로도 불리운다. 이제는 지구 궤도를 넘어 달, 화성 등 지구 밖 탐사에도 활용되기 시작했다.1998년 미국 스탠퍼드 대학교에선 지금까지 만들어진 우주 비행체에 필수적으로 사용된 구성[1]은 동일하단 것을 발견했고, 이에 필요한 하드웨어와 크기를 규격화해 10㎤의 정육면체를 큐브샛을 구성할 수 있는 최소한의 크기로 규정하고 이를 1U라고 정의했다. 상술된 크기를 따지면 1U에서 12U까지의 규격으로 제작되는 셈. 2003년 최초로 지구 궤도에 올려진 이래, 2023년 초까지 20년 간 전 세계에서 2천기 이상 발사됐다. 한국은 2012년 큐브위성 경연 대회에 선정된 6대가 국내 첫 큐브 위성이며, 2023년 누리호 3차 발사까지 총 23기[2]가 발사되었다.
2. 상세
크고 무거운 위성체의 경우, 개발의 난이도 및 비용이 높아서 전문 기업[3] 혹은 정부출연연구기관[4]에서만 개발이 가능한 반면, 큐브위성의 경우, 큐브위성을 기동하기 위한 최소한의 구성을 공개하기 때문에 학부생이나 대학원생 수준도 개발 및 운용이 가능한 초소형 위성체이다. 다만, 위성체 자체가 전자공학, 기계공학, 컴퓨터공학, 항공우주공학 등 다양한 공학 분야의 전문성을 요구하는 만큼[5], 해당 학과의 3~4학년들을 골고루 모아서 개발 및 운용에 도전해야 초소형 위성의 임무 성공 가능성이 높다고 할 수 있다. 한편, 단순히 위성체를 올려서 기초적인 기술 시현을 하는 것이 목적이 아니고 자체적인 과학 임무를 설정하기 위해서는 공학뿐만 아니라 천문학 분야의 전문성도 필요하다.실제 배치는 크게 2가지 방식으로 이루어진다. 첫 번째는 국제우주정거장에 교대인원이 갈 때 같이 포장해서 가지고 가서 궤도에 올리는 것. 크기가 작다보니 이런 것이 가능하다. 이를 위해 ISS에는 NRCSD라는 큐브위성 사출 설비가 존재한다. [6] 두 번째는 대량의 큐브위성을 한데 모아 로켓으로 쏜 후, 큐브 위성을 각 포인트에 사출하는 방식이다.
| ISS NRCSD 사출 실제 모습 | 발사체 최상단 어댑터 부착 사출기 사출 묘사 |
각 사출관 안 끝단에는 복원력이 강한 스프링이 있으므로 사출기 개폐구가 열리면 큐브위성이 스프링의 탄성으로 우주 밖으로 밀려 나가게 된다. 상기의 좌측 영상과 같이 자체 질량이 거대한 ISS를 통해 사출되면 문제가 안되겠으나, 우측과 같이 발사체에 의한 경우는 뉴턴의 운동법칙의 작용-반작용 원리에 의해 큐브위성이 사출되는 순간 최상단 로켓은 속도와 균형에 적쟎은 영향을 받게 되므로 사출관 설계 기술 및 큐브위성 배치와 전개 순서는 매우 중요하다.
3. 여담
- 과학기술정보통신부에서는 우주개발 저변을 확대하고, 일반대중의 우주개발에 대한 관심을 고취하기 위하여 2012년부터 큐브위성 경연대회를 주최하고 있다. 이 중 2019년 수상 위성들은 2022년 누리호 성능검증위성에 탑재되어 누리호 2차 발사를 통해 실제로 우주로 날아가게 되었다.