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항공우주군을 향하여(4) - 對 위성 요격무기

對 위성 요격무기

지상 수백km의 궤도에서 정찰과 감시임무를 수행하는 군사위성은 상대방에게 큰 위협을 준다. 당연히 상대방의 위성을 궤도상에서 파괴-무력화시켜 버리자는 발상으로부터 탄생한 무기체계를 위성요격체계(ASAT : Anti-Satellite)라고 한다. 초기 ASAT에 대한 연구는 1960년부터 1962년 사이에 수행되었으며, 위성을 파괴하기 위한 마이크로웨이브 빔을 사용하거나, 위성의 광학시스템을 차단하기 위해 페인트로 위성을 차폐시키고, 위성의 궤적 내에 금속 파편을 배치시키는 것을 포함하고 있다. 1960년대에서 1970년대에 걸쳐 미국의 육ㆍ해ㆍ공군은 각각 ‘Project Mudflap', ‘Early Spring' 및‘Project 437 Thor' 이라 불리는 ASAT 개발 연구를 수행했다.

1980년대 ASAT 프로그램은 로널드 레이건 대통령의‘별들의 전쟁(Star Wars)' 프로젝트와 병행하여 진행되었다. 지향성에너지무기인 고에너지 레이저무기는 위성 요격무기로서도 상당한 각광을 받고 있다. 러시아는 궤도상에 매복하는 소위 킬러위성 쪽으로 개발하고, 미국은 F-15와 같은 전투기에서 발사되는 미사일 쪽으로 개발하여 양국의 발상에는 차이가 있음을 보여주고 있다.

그 밖에 대 위성 요격무기로는 자국의 위성을 보호하고 수비하는 ‘경호위성(bodyguard satellites)', 적 위성 근처에 진입시키는 스텔스 ASAT인 ‘잠입위성’, 그리고 필요시 자체 폭발에 의해 적의 위성을 파괴하는 ‘기생위성 (parasitic satellites)’등이 있다.

지향성에너지무기

지향성에너지 무기 중 고에너지 레이저무기는 미사일보다 위성 요격에 더욱 효과적이라고 분석되고 있다. 왜냐하면, 적의 스파이위성을 차단하고 위성의 전장품의 기능을 정지시켜 완전 파괴에 의한 우주파편이 아국의 위성에 영향을 줄 가능성을 현저히 줄이기 때문이다.

미 육군은 연속 빔을 목표물에 70초 이상 동안 유지시킬 수 있는 메가와트급의 DF 중적외선 화학 레이저(MIRACL : Mid-Infrared Advanced Chemical Laser)를 개발했다. 1997년 10월에 MIRACL은 노후화된 미 공군의 MISTI-3 위성에 두 번의 짧은 빔을 발사하여 스파이위성의 기능을 파괴할 수 있는 레이저의 성능을 검증한 바 있다.

킬러위성(Killer Sat)

본래 지구의 궤도를 도는 위성은 복잡한 기능을 갖춘 취약한 구조를 지녔고, 궤도 위의 위치를 파악하기 쉽기 때문에 정확한 공격에 대해서 지극히 취약하다고 할 수 있다. 따라서 공격용 무기는 대형일 필요가 없으며, 공격정밀도가 충분하기만 하면 거대한 폭발력도 필요가 없다. 위성은 대단히 빠른 속도로 이동하기 때문에 전방에 다수의 금속파편을 뿌리기만 해도 충분한 파괴효과를 올릴 수 있는 것이다.

옛 소련이 1968년 이후 15차례에 걸쳐 코스모스위성과 SS-9 대륙간 탄도미사일의 발사체를 사용하여 시험을 실시한 일련의 킬러위성은 고도 1,000km 이하의 목표를 향해 스스로 궤도를 변경, 접근하여 자폭함으로써 적 위성에게 다수의 금속파편 세례를 퍼붓는 방식으로 과거 걸프전에서 이라크의 스커드미사일을 요격한 패트리어트(Patriot) PAC-1 미사일의 근접 신관과 같은 방식이다.

적의 위성에게 접근하는 형태에는 세 가지가 있다. 하나는 장타원 극궤도(Molniya)로 발사된 다음에 고속으로 목표에 접근하여 목표 근접지점에 도달하는 방식이다. 두 번째 방법은 목표와 동일한 궤도로 발사하여 낮은 접근속도로 목표위성을 향하여 접근하는 방식이다. 그리고 마지막 방법은 저궤도에서 목표위성을 포착할 수 있도록 보다 높은 장타원궤도로 뛰어올라 궤도를 변경하는 방식이다.

현재 러시아의 킬러위성체계의 공격능력은 고도 1,000km에 한정되어 있는 것으로 추정된다. 하지만, 만일 이 무기가 실전에서 사용된다면 고도 100km에서 1,000km 사이의 궤도를 도는 정찰 및 기상관측위성을 공격목표로 삼을 수 있을 것이다.

대 위성 요격무기(ASAT)로서 수kg 정도의 극소형 위성을 이용하여 필요시 자체 폭발에 의해 적대국의 위성을 파괴하는 기생위성은 중국이 얼마 전 지상 시험을 성공적으로 수행하였다고 알려져 있다.

공대우주(Air-To-Space) 위성요격체계

미국은 러시아와는 다르게 항공기에서 대기권 밖으로 쏘는 위성요격무기체계의 개발을 추진했다. 미국이 개발한 방식은 자폭을 통해 목표에 금속파편 세례를 안겨주는 형태가 아니라 소형 미사일을 직접 충돌시켜 파괴하는 방식이다.

미국의 경우 초기 위성요격시스템을 개발하면서 핵탄두를 장착한 무기를 사용하였으나 시험과정 중 전자기 펄스파에 의한 하와이 지역의 정전 사태와 우주 궤도상에서 운용중인 미국의 위성에까지 위험한 영향을 주어 핵탄두를 이용한 위성요격무기의 개발을 중지하였으며, 핵탄두를 대체할 비 핵형재래식 탄두를 장착한 위성요격체계에 관한 연구를 계속했다. 그 후 잠시 위성요격시스템에 관한 연구가 중단이 되었지만 1987년에 전투기를 이용한 공중 발사형 위성요격무기(ALMV : Air Launched Miniature Vehicle)를 개발하였다.

이것은 미국의 포드사가 중심이 되어 개발을 추진했는데, 중량 약 5kg의 열추적 호밍 소형비행체(Heat-Seeking Miniature Homing Vehicle), 제2단 발사용 로켓, 그리고 마지막 부분은 단거리 공대지 전략핵공격미사일(SRAM)용 추진체를 결합시킨 것으로, 미국 공군의 주력 전투기였던 F-15의 동체에 탑재하도록 한 것이다. 즉, 이 무기는 조종성능이 뛰어난 전투기의 급상승에너지를 이용하여 발사시의 대기권의 큰 공기저항을 돌파하는 방법을 택하고 있다. 총 중량 약 1.2t인 이 미사일은 고고도에서 F-15에 의해 발사되어 1단 로켓으로 대기권 밖으로 나가서 로켓이 모두 연소된 뒤 2단 로켓을 써서 목표의 위성이 있는 궤도로 유도된다.

2단 로켓이 분리된 후 앞쪽에 있는 비행체(MHV)는 소형 보조로켓에 의해 급속하게 회전을 하여 자세를 안정시키며, 머리부분에 있는 적외선탐지기가 목표위성을 발견하면 레이저 자이로(Gyro)로 필요한 상하수정운동을 통해 최종단계 유도에 돌입하여 목표와 충돌한다. 이 요격체계는 이미 1984년부터 12차례에 걸쳐 실험이 이루어졌는데, 1985년 9월 13일에 실시된 제3차 실험에서는 사용이 끝난 실물위성을 목표로 하여 탄두를 발사, 고도 480km에서 파괴하는 데 성공했다. 그러나 ALMV의 경우 추진력의 부족으로 인하여 저궤도의 위성만 공격이 가능하다. 이러한 결점을 보완하기 위해 미국 공군에서는 이 미사일을 미니트맨(Minuteman)의 대형 추진체를 사용해서 발사한다는 구상을 하고 있지만 정지궤도 상의 군사위성망을 근본적으로 파괴할 능력을 가지기에는 미흡한 것이 사실이다.

대 위성 운동에너지무기(KE-ASAT Weapon)

이 개발 프로그램은 1990년에 미 육군에 의해 착수되었으며, 적 위성을 명중시켜 파괴시키는 지상 발사 살상무기(kinetic kill vehicle)를 사용한다. 현재까지 3회에 걸친 비행시험이 수행되었으나, 적 위성의 격추후에 발생하는 파편에 의해 아국의 위성에 손상을 줄 수 있다는 우려가 있다. 대 위성 요격 운동에너지무기는 미사일과 화기관제시스템으로 구성되어 있다. 미사일시스템의 주요 부분으로는 부스터, 살상무기, 슈라우드(shroud), 발사지원시스템으로 구성되어 있다. 그리고 화기관제시스템의 구성은 배터리 통제센터와 임무 통제 시스템으로 구성되어 있다. 이 무기의 원리는 탄도탄요격용 운동에너지무기와 원리는 같다.