항력증대장치 (Drag Augmentation Device)
한 줄 정의: 위성이나 로켓 상단부의 표면적을 넓혀 대기 항력을 증가시킴으로써 임무 종료 후 궤도이탈 시간을 단축시키는 장치입니다.
쉽게 풀면
항력증대장치는 낙하산이나 돛처럼 넓게 펼쳐지는 구조물을 우주선에 부착하는 방식입니다. 우주에도 아주 옅은 대기가 남아있는 저궤도에서는 이 얇은 공기 저항이 위성의 속도를 조금씩 늦추는데, 표면적을 넓히면 그 저항을 더 크게 받도록 만들 수 있습니다. 저항이 커지면 위성은 더 빨리 고도를 잃고 대기권으로 떨어져 소멸합니다. 쉽게 말해 우산을 펼쳐 낙하 속도를 조절하는 것과 비슷한 원리입니다.
왜 중요한가
임무가 끝난 위성이 궤도에 오래 남아 있으면 우주잔해가 되어 다른 위성과 충돌할 위험을 키웁니다. 항력증대장치는 별도의 추진제 없이 궤도이탈 시간을 단축시켜 우주잔해 저감 규정을 만족시키는 저비용 수단으로 연구되고 있습니다. 소형위성과 큐브위성 임무에서 특히 실용적인 대안으로 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"항력증대장치를 장착한 큐브위성의 궤도이탈 시간을 대기 밀도 모델을 활용해 예측하였다."
돛 형태의 장치가 위성 수명을 얼마나 단축시키는지 계산했다는 뜻입니다.
"펼침 면적과 자세 안정성이 항력증대 효과에 미치는 영향을 분석하였다."
장치의 크기와 방향이 항력 효과에 어떤 영향을 주는지 살펴보았다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
대표적인 형태로는 얇은 막을 펼치는 세일형과 붐을 이용해 구조물을 확장하는 방식이 있습니다. 항력증대 효과는 궤도 고도, 태양 활동에 따른 대기 밀도 변화, 그리고 장치의 자세에 따라 달라집니다. 태양활동이 활발한 시기에는 열권 밀도가 높아져 항력 효과가 커지는 경향이 있습니다.
주의할 점
고도가 매우 높은 궤도에서는 대기가 극히 희박해 효과가 제한적입니다. 펼침 메커니즘의 신뢰성이 낮으면 오히려 위성 자세 제어에 문제를 일으킬 수 있습니다.