▲ 김민기 한국항공우주연구원 우주탐사팀 책임연구원이 우주쓰레기를 포획·제거할 수 있는 궤도이탈장치를 설명하고 있다. Ông Kim Min-gi, trưởng nhóm nghiên cứu thuộc Nhóm Thám hiểm Vũ trụ của Viện Nghiên cứu Hàng không Vũ trụ Hàn Quốc (KARI), giải thích về thiết bị đưa vật thể ra khỏi quỹ đạo để thực hiện chức năng thu gom và loại bỏ rác vũ trụ. (Ảnh: Viện Nghiên cứu Hàng không Vũ trụ Hàn Quốc - 항공우주연구원)
지구 궤도를 떠도는 우주쓰레기가 새로운 위협으로 떠올랐다. 수명을 다한 위성과 로켓 잔해들이 초속 8㎞ 이상의 속도로 이동하며 우주선과 우주인의 안전까지 위협하고 있어서다. 영화 속에서나 보던 우주 파편 충돌 장면이 현실 문제로 다가 온 셈이다.
Rác vũ trụ trôi nổi trên quỹ đạo Trái Đất đang được biết đến như một hiểm họa mới. Các vệ tinh hết hạn sử dụng và mảnh vỡ tên lửa di chuyển với tốc độ hơn 8 km/giây, đe dọa an toàn của tàu vũ trụ và các phi hành gia. Những vụ va chạm với mảnh vỡ không gian từng chỉ xuất hiện trong phim ảnh nay đã trở thành vấn đề trên thực tế.
우주항공청이 지난해 확인한 우주쓰레기는 2만여 개에 달한다. 일부는 지구로 추락하기도 하지만, 대부분은 궤도에 남아 다른 우주물체와 충돌 위험을 높인다. 문제는 제거에 막대한 비용이 든다는 점이다.
Theo Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hàn Quốc, số lượng rác vũ trụ được xác nhận trong năm ngoái lên tới khoảng 20.000 vật thể. Một số mảnh vỡ rơi trở lại Trái Đất, nhưng phần lớn vẫn tồn tại trên quỹ đạo, làm gia tăng nguy cơ va chạm với các vật thể khác trong không gian. Vấn đề là việc thu gom và loại bỏ chúng đòi hỏi chi phí rất lớn.
이 같은 난제를 해결하기 위해 한국항공우주연구원(항우연)이 해결사로 나섰다. 항우연이 지구 저궤도에서 급증하는 우주쓰레기를 포획·제거할 수 있는 궤도이탈장치를 개발하고, 지상 시연에 성공했다고 최근 밝혔다. 핵심은 '분리형 시스템'이다. 우주쓰레기 제거 위성과 실제 궤도 이탈을 수행하는 장치를 이원화한 구조다.
Để giải quyết thách thức này, Viện Nghiên cứu Hàng không Vũ trụ Hàn Quốc (KARI) đã xúc tiến tìm ra giải pháp. KARI cho biết đã chế tạo thành công thiết bị đưa vật thể ra khỏi quỹ đạo có khả năng thu gom và loại bỏ lượng rác vũ trụ ngày càng gia tăng ở quỹ đạo tầm thấp của Trái Đất, và đã hoàn tất thử nghiệm trình diễn trên mặt đất. Điểm cốt lõi của công nghệ này là hệ thống tách rời. Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc hai phần, gồm vệ tinh thu gom rác vũ trụ và thiết bị thực hiện nhiệm vụ đưa các vật thể rời khỏi quỹ đạo.
기존 우주 파편 제거 방식은 청소 위성이 우주쓰레기를 포획한 뒤 대기권에 동반 진입해 소멸하는 형태였다. 고가의 위성을 일회성으로 소모해 경제성이 극히 낮다는 치명적인 약점을 지닌다.
Với phương pháp xử lý mảnh vỡ không gian hiện tại, vệ tinh thu dọn sẽ gom rác vũ trụ rồi cùng đi vào khí quyển để bị đốt cháy và tiêu hủy. Tuy nhiên, cách làm này có nhược điểm lớn là phải sử dụng các vệ tinh có giá trị cao cho một lần làm nhiệm vụ duy nhất, khiến hiệu quả kinh tế rất thấp.
항우연은 하나의 청소위성에 소형 궤도이탈장치를 여러 개 탑재해 이 문제를 정면 돌파했다. 청소 위성은 궤도에 남아 반복 사용하고, 개별 장치는 각각의 우주쓰레기에 달라붙어 제거를 전담하는 구조다. 재사용과 경제성을 획기적으로 높일 수 있다게 항우연 설명이다.
KARI đã tìm ra giải pháp mang tính đột phá cho vấn đề này bằng cách ghép nhiều thiết bị đưa vật thể ra khỏi quỹ đạo cỡ nhỏ vào một vệ tinh thu gom rác vũ trụ. Với thiết kế này, vệ tinh thu gom vẫn ở lại trên quỹ đạo để có thể được sử dụng nhiều lần, trong khi mỗi thiết bị riêng lẻ sẽ bám vào một mảnh rác vũ trụ và đảm nhiệm việc loại bỏ vật thể đó. KARI cho biết phương thức này giúp nâng cao đáng kể khả năng tái sử dụng cũng như hiệu quả kinh tế của hệ thống.
이번에 개발된 궤도이탈장치는 전기밥솥 크기의 소형 장치다. 작동 원리는 정교하다. 먼저 접착식 견인판을 우주쓰레기에 부착해 장치 쪽으로 끌어당긴다. 이후 네 개의 집게(그리퍼)가 우주쓰레기를 단단히 고정하면 저항돛(Drag Sail)이 사방으로 펼쳐진다. 장치 본체는 작지만, 저항돛을 펼쳤을 때 약 25㎡ 까지 커진다.
Thiết bị đưa vật thể ra khỏi quỹ đạo vừa được sáng chế có kích thước chỉ tương đương một nồi cơm điện. Tuy nhỏ gọn, nhưng cơ chế hoạt động của nó khá tinh vi. Đầu tiên, một miếng dính sẽ bám vào mảnh rác vũ trụ để kéo vật thể về phía thiết bị. Sau đó, bốn kẹp giữ (gripper) sẽ cố định mảnh rác. Cánh buồm cản khí quyển (Drag Sail) sẽ căng ra theo bốn hướng. Mặc dù phần thân thiết bị khá nhỏ, diện tích của cánh buồm sau khi mở căng có thể đạt khoảng 25m².
이 저항돛은 추진기나 별도 전력 없이 탄성에너지만으로 전개된다. 돛이 펼쳐지면 저궤도의 미세한 대기 입자와 마찰로 저항이 발생한다. 이 마찰력으로 우주쓰레기의 속도가 줄어들면서 궤도가 점차 낮아진다. 결국 대기권으로 재진입해 불타 소멸하는 ‘궤도이탈(De-orbiting)’ 작동 방식이다.
Cánh buồm cản khí quyển này hoạt động bằng năng lượng đàn hồi, không cần động cơ đẩy hay nguồn điện riêng. Khi cánh buồm mở ra, một lực cản được tạo ra thông qua ma sát với các phân tử khí cực loãng tồn tại ở quỹ đạo tầm thấp của Trái Đất. Lực cản này làm giảm dần tốc độ của mảnh rác vũ trụ, khiến quỹ đạo của nó ngày càng hạ thấp. Cuối cùng, vật thể sẽ được đưa trở lại vào khí quyển và bị đốt cháy hoàn toàn. Đây chính là nguyên lý hoạt động của công nghệ đưa vật thể ra khỏi quỹ đạo (De-orbiting).
연구진은 실제 우주 적용에 앞서, 견인·포획·저항돛 전개 등 세 가지 핵심 기능 시연에 성공했다. 특히 전기 구동장치 사용을 최소화해 무동력 방식으로도 우주쓰레기 제거가 가능하다는 점을 입증했다.
Trước khi đưa vào ứng dụng trong môi trường không gian thực tế, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc trình diễn ba chức năng cốt lõi của hệ thống gồm kéo, thu giữ và mở cánh buồm cản khí quyển. Đặc biệt, kết quả thử nghiệm đã chứng minh rằng việc loại bỏ rác vũ trụ vẫn có thể được thực hiện bằng phương thức gần như không cần năng lượng, nhờ giảm thiểu tối đa việc sử dụng các thiết bị truyền động điện.
이 기술은 우주쓰레기 제거뿐 아니라 랑데부·도킹 기술, 심우주 태양돛 추진 기술 등 다양한 우주 분야에도 활용될 전망이다.
Công nghệ này không chỉ được ứng dụng trong việc loại bỏ rác vũ trụ mà còn có tiềm năng sử dụng trong nhiều lĩnh vực hàng không vũ trụ khác, như tiếp cận và ghép nối trên quỹ đạo (rendezvous & docking) hay đẩy bằng buồm Mặt Trời cho các sứ mệnh thám hiểm không gian sâu.
김민기 한국항공우주연구원 책임연구원은 “지구 주변의 우주쓰레기가 계속해서 증가하는 상황” 이라며 “이번 연구는 재사용성과 경제성을 모두 갖춘 새로운 우주쓰레기 제거 기술의 가능성을 검증한 쾌거”라고 의미를 부여했다.
Ông Kim Min-gi, trưởng nhóm nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Hàng không Vũ trụ Hàn Quốc (KARI), cho biết: “Trong bối cảnh lượng rác vũ trụ xung quanh Trái Đất không ngừng gia tăng, nghiên cứu lần này là một thành tựu có ý nghĩa khi đã chứng minh được tiềm năng của công nghệ loại bỏ rác vũ trụ mới, vừa bảo đảm khả năng tái sử dụng vừa nâng cao hiệu quả kinh tế.”
고현정 기자 hjkoh@korea.kr
Bài viết từ Koh Hyunjeong, hjkoh@korea.kr
0 Comment: