자기토커 (Magnetorquer)
쉽게 풀면
자기토커는 위성 안에 있는 전자석이라고 생각하면 됩니다. 코일에 전류를 흘리면 자석처럼 자기장이 생기는데, 이 자기장이 지구가 만드는 자기장과 서로 밀고 당기면서 위성을 살짝 돌리는 힘(토크)을 만들어냅니다. 추진제를 소모하지 않고 전기만으로 작동하기 때문에 연료가 필요 없다는 장점이 있습니다. 다만 힘이 크지 않아서 정밀하고 빠른 자세 변경보다는 자세를 서서히 조정하거나 반작용휠의 회전 속도를 낮추는 용도로 자주 쓰입니다.
왜 중요한가
추진제 없이 전력만으로 자세 제어가 가능하다는 점 때문에 소형위성과 큐브위성 설계에서 특히 중요하게 다뤄집니다. 반작용휠의 모멘텀을 주기적으로 덜어내는 모멘텀 덤핑에도 필수적이어서 자세제어 시스템 논문에서 자주 등장합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
반작용휠에 쌓인 회전 에너지를 자기토커로 서서히 줄여 위성이 계속 안정적으로 작동하도록 하는 연구를 설명한 문장입니다.
다른 구동장치 없이 자기토커만으로 위성의 회전을 줄이는 간단한 제어 방식을 다룬 문장입니다.
조금 더 깊게 보면
자기토커가 만드는 토크는 코일의 자기모멘트와 지구 자기장 벡터의 외적으로 계산되며, 지구 자기장의 세기와 방향에 따라 발생 가능한 토크의 방향이 제한됩니다. 이 때문에 특정 순간에는 원하는 방향으로 토크를 만들지 못할 수 있어, 자기토커는 반작용휠 등 다른 구동기와 함께 사용되는 경우가 많습니다. B-dot 제어는 자기장 변화율에 비례해 전류를 흘리는 대표적인 초기 감쇠 제어 기법입니다.
주의할 점
자기토커는 저궤도처럼 지구 자기장이 비교적 강한 궤도에서 효과적이며, 자기장이 약한 고궤도나 심우주 임무에서는 효율이 크게 떨어집니다. 또한 발생 토크가 작아 빠른 자세 기동에는 적합하지 않습니다.