별이 아니라 서로를 보고 길을 찾다 — FALCON이 실증한 GPS 없는 항법

광학 스타트래커로 “다른 위성”을 찾아내다

FALCON은 완전히 새로운 하드웨어를 요구하지 않는다는 점에서 실용적이다. Starling 편대가 이미 자세결정용으로 탑재하고 있던 광학 스타트래커(star tracker) 카메라에 EraDrive사의 Era-Core 비행 소프트웨어를 결합해, 카메라가 포착한 인근 운용 위성과 우주 잔해의 광학 관측치를 온보드 궤도 카탈로그와 자동으로 대조하는 방식이다. 별을 기준점으로 삼는 전통적 스타트래커의 원리를 그대로, 대상만 “고정된 별”에서 “움직이는 인공 물체”로 확장한 셈이다.

결과는 구체적 수치로 확인됐다. 이 시스템은 단 3일 만에 완전 자율적으로 200개 이상의 우주 물체 궤도 정보를 개선했다. Starling은 저궤도(LEO)를 도는 4기의 큐브샛 편대로 구성되며, 이번 실증은 서로를, 그리고 주변의 다른 위성·잔해를 움직이는 랜드마크로 활용해 항법하는 접근이 실제로 작동함을 보여준 첫 사례로 평가된다.

왜 지금 GPS 독립 항법인가

NASA는 이번 실증에서 확보한 원격측정 데이터를 향후 달 궤도 통신망(lunar constellation), 지구-달 물류(cislunar logistics), 심우주 과학 편대(deep-space science swarm) 임무의 자율항법 소프트웨어 고도화에 활용할 계획이라고 밝혔다. 이 기술수증명(TRL, Technology Readiness Level) 임무는 원래 올해 임무 종료 예정이었으나, 이번 성과를 바탕으로 최소 2028년까지 연장됐다.

이 배경에는 뉴스페이스 시대의 구조적 흐름이 있다 — 저궤도 위성군이 수천~수만 기 단위로 늘어나면서, 오히려 “주변에 항법 기준으로 삼을 물체가 차고 넘치는” 환경이 만들어지고 있다. 역설적으로 궤도 혼잡(congestion)이라는 문제가, GPS 독립 항법이라는 새로운 능력의 재료가 되고 있는 셈이다.

표가 보여주는 핵심은 FALCON이 완전히 새로운 센서를 요구하지 않고 기존 스타트래커의 활용 범위를 넓히는 소프트웨어적 해법이라는 점이다. 이는 향후 심우주 임무에 이 기능을 추가하는 비용을 상대적으로 낮추는 요인이 된다.

전력·에너지 관점

자율항법 이야기가 전력 서사와 만나는 지점은 “지상 관제 의존도 감소가 곧 통신 전력 절감으로 이어진다”는 데 있다. GPS나 지상국 기반 항법은 위성이 주기적으로 지상과 교신하며 궤도를 갱신받아야 하고, 이 통신 자체가 송신기 전력을 소모하는 이벤트다. FALCON처럼 온보드에서 완전 자율적으로 궤도를 계산할 수 있다면, 항법 목적의 통신 세션 자체를 줄일 수 있다.

이유는 이렇다. 심우주로 갈수록 지구와의 통신 지연(light-time delay)이 길어지고 회선 예산(link budget)이 나빠지며, 이를 극복하려면 송신 전력을 높이거나 대형 안테나를 실어야 한다 — 둘 다 위성 전력계에 직접적인 부담이다. 항법을 온보드에서 자율적으로 끝낼 수 있다면, 그만큼 통신계에 걸리는 전력 요구가 줄어들고, 이 여유는 다시 과학 페이로드나 배터리 마진으로 재배분될 수 있다. 이는 “통신 의존도 감소 → 송신 전력 절감 → 안테나·전력계 소형화 여지 → 전체 질량·비용 감소”로 이어지는 순환 구조로 읽을 수 있다.

다만 이 낙관에는 제약이 뒤따른다. FALCON은 아직 지구 저궤도(LEO)라는, 상대적으로 물체 밀도가 높은 환경에서 검증된 결과다(Worst-case: 물체 밀도가 희박한 심우주·달 궤도에서는 항법 기준으로 삼을 랜드마크 자체가 부족해 같은 성능이 재현되지 않을 수 있다). 지상 시뮬레이션과 LEO 실측 데이터 사이의 간극은 이번에 좁혀졌지만, LEO 실측과 실제 심우주 환경 사이의 간극은 아직 검증되지 않은 별개의 문제로 남아 있다.