GOES

3. 위성 목록 및 운영 현황

GOES 위성은 발사 전에는 알파벳 문자(A, B, C 등)로 지정되고, 성공적으로 궤도에 진입하면 숫자(1, 2, 3 등)로 재지정된다. 예를 들어, GOES-A부터 GOES-F까지는 GOES-1부터 GOES-6이 되었다. 발사에 실패한 GOES-G는 숫자를 부여받지 못했다. GOES-H부터 GOES-R은 GOES-7부터 GOES-16이 되었으며, 제작되지 않은 GOES-Q는 건너뛰었다.

운용 중인 위성은 관측 지역에 따라 GOES-East, GOES-West 등의 이름으로 불린다. 이 명칭은 위성의 숫자 지정보다 더 자주 사용된다. 현재 GOES-East는 GOES-16이, GOES-West는 GOES-18이 담당하고 있다. 과거에는 남아메리카 전담 관측을 위한 GOES-South 위치도 있었으나, GOES-R 시리즈의 성능 향상으로 현재는 사용되지 않는다. 또한, 미국 우주군으로 이관되어 인도양 지역을 관측하는 위성은 EWS-G(Electro-optical Infrared Weather System Geostationary)로 명명된다.

'''현재 운영 현황'''

현재 운용 중이거나 대기 상태인 주요 GOES 위성은 다음과 같다.

• GOES-16: 2016년 11월 19일 발사 (발사 전 GOES-R). 2017년 12월 18일부터 서경 75.2°에서 GOES-East 임무를 수행 중이다.^[50][88]
• GOES-18: 2022년 3월 1일 발사 (발사 전 GOES-T). GOES-17의 ABI 냉각 시스템 문제^[57]를 해결하기 위해 배치되었으며, 2023년 1월 3일부터 서경 137.0°에서 GOES-West 임무를 수행 중이다.^[45][92]
• GOES-15: 2010년 3월 4일 발사 (발사 전 GOES-P). 2011년부터 2018년까지 GOES-West 임무를 수행했으며, 이후 대기 상태를 거쳐 미국 우주군으로 이관되었다. EWS-G2로 명명되어 2023년 11월부터 동경 61.5°에서 인도양 지역을 관측하고 있다.^[49][86] 이는 EWS-G1(GOES 13)의 임무를 승계한 것이다.
• GOES-14: 2009년 6월 27일 발사 (발사 전 GOES-O). 현재 서경 105°에서 궤도상 예비 위성으로 대기 중이다.^[15][85] 다른 위성에 문제가 발생할 경우 활성화될 수 있다.
• GOES-17: 2018년 3월 1일 발사 (발사 전 GOES-S). 2019년 2월부터 GOES-West 임무를 수행했으나, 주 탑재 센서인 ABI의 냉각 시스템 문제로 인해 2023년 1월 GOES-18로 교체되었다. 현재 서경 137.2°에서 대기 상태이다.^[52][90]
• GOES-19: 2024년 6월 25일 발사 (발사 전 GOES-U). 현재 성능 시험 중이며, 시험 완료 후 2025년 4월경 GOES-East 임무를 맡을 예정이다.^[53][93]

• GOES-3: 1978년 발사. 기상 임무 종료 후 1989년부터 2016년 퇴역 시까지 아문센-스콧 남극 기지와의 통신 중계에 중요한 역할을 했다.^[25][73]
• GOES-8: 1994년 발사. GOES-East 임무를 수행했으나 2003년 추진 시스템 고장으로 퇴역하여 2004년 비활성화되었다.^[26][27][80]
• GOES-9: 1995년 발사. 자세 제어 문제로 예비 위성이 된 후, 일본 기상청의 MTSAT 발사 지연으로 인해 2003년부터 2005년까지 일본에 임대되어 "퍼시픽 고즈"라는 애칭으로 서태평양 지역 관측 임무를 수행했다. 2007년 최종 퇴역했다.^[81]
• GOES-10: 1997년 발사. GOES-West 임무 후 GOES-South 임무를 수행하다 2009년 연료 고갈로 묘지 궤도로 이동하며 퇴역했다.^[28][47][82]
• GOES-12: 2001년 발사. SXI 이미저의 고장 및 추진제 누출 문제를 겪었으며, 이후 남아메리카 지역 관측 임무를 수행하다 2013년 퇴역했다.^[29][48][66]
• GOES-13: 2006년 발사 (발사 전 GOES-N). GOES-East 임무를 수행하다 GOES-16으로 대체된 후, 미국 우주군으로 이관되어 EWS-G1으로 명명되었다. 2020년부터 2023년까지 동경 61.5°에서 인도양 지역을 관측했으며, GOES-15(EWS-G2)에게 임무를 인계하고 퇴역했다.^[63][64][84]

4. 주요 목적 및 기능

GOES 위성은 지구 상공 약 35790km의 정지 궤도에서 운영되며, 미국 본토를 포함한 서반구의 기상 변화와 우주 환경을 지속적으로 감시하는 것을 주요 목적으로 한다. 이 위성 시스템은 기상 위성으로서 일기 예보, 특히 열대 저기압과 같은 위험 기상 현상의 예측 정확도를 높이는 데 중요한 역할을 수행한다. 또한, 태양 활동과 지구 주변 우주 환경 변화를 관측하여 우주 날씨 예보에 필요한 데이터를 제공한다.^[30][31] 수집된 데이터는 지상국을 통해 배포되어 기상 서비스 운영, 과학 연구, 수치 예보 모델 개발 등 다양한 분야에 활용된다.

4. 1. 기상 관측 및 예보

4. 2. 우주 환경 감시

4. 3. 데이터 수집 및 중계

5. 탑재 장비

GOES 위성의 핵심 임무는 탑재된 다양한 관측 장비들을 통해 이루어진다. 주요 장비로는 지구의 기상 현상을 관측하는 이미저와 대기의 수직 구조를 파악하는 사운더가 있다.^[33] 이 두 장비는 GOES 위성의 주 임무를 수행하며, 기상 예보, 대기 과학 연구 등에 필수적인 데이터를 제공한다.

초기 GOES 위성(GOES-1~GOES-7)은 위성 자체를 회전시켜 자세를 안정시키는 '스핀 방식'을 사용했다. 이 위성들에는 가시광선 및 적외선 스핀 스캔 방사계(VISSR) 또는 이를 개선하여 대기 연직 구조 관측 기능을 추가한 VAS(VISSR Atmospheric Sounder)가 탑재되었다. 스핀 방식 위성은 구조가 비교적 간단하지만, 센서가 지구를 계속해서 바라볼 수 없다는 단점이 있었다.

GOES-8부터 도입된 2세대 이후 위성들은 3축 자세 제어 방식을 채택하여 설계가 크게 변경되었다. 이 방식은 위성이 특정 방향을 계속 향하도록 제어할 수 있어, 이미저와 사운더가 독립된 장비로 탑재되어 지구를 지속적으로 관측하며 더 정밀한 데이터를 얻을 수 있게 되었다. 이를 통해 특정 지역의 구름 변화나 수증기 이동 등을 더 자주, 상세하게 포착할 수 있게 되었다.

우주 환경 감시 역시 GOES 위성의 중요한 임무 중 하나이다. 대부분의 GOES 위성에는 우주 환경 모니터(SEM) 세트가 탑재되어 태양 활동이 지구 근처의 전자기 환경에 미치는 영향을 실시간으로 측정한다.^[33] SEM은 자력계, X선 센서, 고에너지 양성자 및 알파 입자 검출기, 그리고 기타 고에너지 입자 센서 등으로 구성되어, 우주 날씨 예보에 필요한 데이터를 제공한다.

GOES-12 이후 위성에는 태양 표면의 활동을 X선 파장으로 직접 촬영하는 태양 X선 이미저(SXI)가 추가되어 태양 활동 감시 능력이 향상되었다. GOES-N 시리즈(GOES-13~GOES-15) 우주선에는 태양을 특정 자외선 파장으로 관측하는 태양 지향 극자외선 센서도 추가되었다.

이 외에도 GOES 위성은 지상에 설치된 자동 기상 관측 장비 등으로부터 데이터를 수집하여 중계하는 데이터 수집 시스템(DCS)^[33] 역할을 수행하며, 조난 상황 발생 시 비상 위치 표시 무선 비콘(EPIRB) 등에서 발신되는 신호를 감지하여 수색 및 구조(SAR) 활동을 지원하는 중계기를 탑재하고 있다.

최신 세대인 GOES-R 시리즈 위성에는 이러한 기존 장비들의 성능을 대폭 향상시킨 것은 물론, 번개 발생을 실시간으로 감지하는 정지 궤도 번개 매핑기(GLM)와 같은 새로운 첨단 장비들이 다수 탑재되어 관측 능력이 크게 확장되었다. (각 장비에 대한 자세한 설명은 하위 섹션 참조)

5. 1. 이미저 (Imager)

참고로 발사에 실패했던 MTSAT-1과 MTSAT-2의 이미저는 ITT사 제품으로 GOES 시리즈와 거의 동일한 사양이었다. MTSAT-1R은 본래 MTSAT-3으로 계획되었던 위성으로, 적외선 영역의 분해능은 MTSAT-2보다 높았으나 무선 대역폭 제한으로 인해 성능이 조정되었다.^[62]

5. 2. 사운더 (Sounder)

5. 3. 우주 환경 감시 장비 (SEM)

• '''자력계''': 지구 자기장의 세기와 방향 변화를 정밀하게 측정한다.
• '''X선 센서''': 태양 플레어 등 태양 활동 시 방출되는 강력한 X선의 양을 감지한다.
• '''고에너지 양성자 및 알파 입자 검출기''': 태양에서 날아오는 고에너지 입자인 양성자와 알파 입자를 탐지하여 그 양과 에너지 수준을 파악한다.
• '''고에너지 입자 센서''': 그 외 다른 종류의 고에너지 하전 입자들을 관측한다.

5. 4. GOES-R 시리즈 탑재 장비

=== GLM (Geostationary Lightning Mapper, 정지 궤도 번개 매핑기) ===

정지 궤도 번개 매핑기(GLM)는 기존에 일부 극궤도 위성에만 탑재되었던 번개 관측 시스템을 정지궤도 위성에서도 가능하게 한 장비이다. 이를 통해 특정 지역의 번개 활동을 지속적으로 감시할 수 있게 되었다.

=== SUVI (Solar Ultra Violet Imager, 태양 자외선 영상 장치) ===

태양을 자외선 파장으로 관측하는 장비이다.

=== EXIS (Extreme Ultra Violet / X-Ray Irradiance Sensor, 극자외선/X선 방사선 센서) ===

태양에서 방출되는 극자외선(EUV)과 X선의 강도를 측정하는 센서이다.

=== SEISS (Space Environmental In-Situ Suite, 우주 환경 현장 측정 장치) ===

SEISS는 위성이 위치한 우주 공간의 환경을 직접 측정하는 장비 모음이다. 기존 GOES-12 및 GOES-N 시리즈에 탑재되었던 우주 환경 모니터(SEM)의 기능을 확장하여, X선 단파장 영역까지 관측할 수 있게 되었다. 초기 제안 단계에서는 두 개의 자기권 입자 센서(MPS-HI, MPS-LO), 고에너지 중이온 센서, 태양 및 은하 양성자 센서 등으로 구성될 예정이었다.^[34][35]

=== 기타 장비 ===

초기 GOES-R 시리즈에는 초분광 환경 센서(HES, Hyperspectral Environmental Suite)도 탑재될 예정이었으나, 2006년 9월에 계획이 취소되었다.^[34][35] 이 외에도 자력계가 탑재되어 지구 자기장을 측정한다.

=== 운용 및 데이터 전송 관련 변경 사항 ===

• 정지 위치 변경: GOES-R 시리즈 위성들은 사용하는 전파 주파수가 인접 위성 및 기존 GOES-N 시리즈 위성과의 간섭을 일으킬 수 있다는 우려 때문에, 국제적인 조정을 거쳐 태평양 지역 담당 위성(GOES-West)의 정지 위치가 기존 서경 135도에서 서경 137.2도로 변경되었다.
• GRB (GOES Rebroadcast, GOES 재방송): 관측 채널 수가 크게 늘어남에 따라 위성에서 지상으로 전송하는 데이터의 양도 증가했다. 이를 처리하기 위해 새로운 데이터 전송 규격인 GRB가 도입되었다. 기존 GVAR 방식의 전송 속도는 2.1Mbps였으나, GRB는 최대 17.2Mbps까지 속도가 향상되었다. 기존 GVAR 수신 장비를 사용하는 이용자들의 불편을 줄이기 위해, GRB 데이터 중 일부 채널을 추출하여 기존 GVAR과 유사한 형태로 변환한 EGVAR(Emulated GVAR) 데이터도 함께 제공된다. EGVAR는 기존 GVAR 수신 설비와 호환되지만, 일부 장비 개조가 필요할 수 있다.

6. 위성 명칭 체계

GOES 위성은 발사되기 전에는 알파벳 문자(A, B, C 등)로 명명된다. 위성이 성공적으로 발사되어 궤도에 오르면, 숫자로 된 이름(1, 2, 3 등)을 다시 받게 된다. 예를 들어, GOES-A부터 GOES-F까지는 성공적으로 발사되어 각각 GOES-1부터 GOES-6까지의 번호를 부여받았다. 하지만 GOES-G는 발사에 실패했기 때문에 숫자를 받지 못했다. 마찬가지로 GOES-H부터 GOES-R까지는 GOES-7부터 GOES-16까지 번호를 부여받았으며, 이 과정에서 제작되지 않은 GOES-Q는 건너뛰었다.

위성이 실제 운용에 들어가면, 담당하는 관측 지역에 따라 특정 위치 이름이 부여된다. 대표적으로 미국 동부 해안을 감시하는 GOES-East와 미국 서부 해안을 감시하는 GOES-West가 있다. 현재 GOES-East 임무는 GOES-16이, GOES-West 임무는 GOES-18이 맡고 있다. 실제 운용에서는 위성의 고유 번호보다 GOES-East나 GOES-West 같은 위치 명칭이 더 자주 사용된다. 2020년 5월에는 인도양 지역을 담당하는 GOES-IO (인도양)라는 새로운 명칭이 공개되었으며, 현재 이 위치는 GOES-13(DOD-1)이 담당하고 있다.

과거에는 남아메리카 지역을 전담하여 관측하는 GOES-South 위치도 운영되었다. GOES-R 시리즈 위성이 도입되기 전에는 남아메리카 지역의 영상 정보가 3시간 간격으로만 업데이트되었으나, GOES-South 전담 위성이 있을 경우 30분 간격으로 업데이트될 수 있었다. 주로 북미 지역 임무를 새로운 위성에게 넘겨준 오래된 위성들이 GOES-South 임무를 맡았다. 예를 들어, GOES-10은 GOES-11에게 GOES-West 자리를 넘겨준 뒤 GOES-South로 이동하여 임무를 수행했다. GOES-10이 2009년 12월 1일에 퇴역하자 GOES-12가 이어서 GOES-South 임무를 맡았으나, GOES-12마저 2013년 8월 16일에 퇴역하면서 GOES-South 위치는 현재 비어있는 상태이다. GOES-16과 같은 최신 위성들은 10분마다 지구 전체 영상을 촬영할 수 있게 되면서, 별도의 GOES-South 전담 위성의 필요성은 크게 줄었다.

7. 한반도 및 동아시아 지역에 미치는 영향

GOES 위성은 주로 미국 본토, 태평양과 대서양, 중앙 아메리카, 남아메리카, 캐나다 남부를 지속적으로 관찰하며, 지구 상공 35790km의 정지 궤도에서 운영된다. 이 위성은 구름 분포, 지구 표면 온도, 수증기 분포 등을 지속적으로 감시하고 대기의 수직 구조를 파악하여 대기 현상의 변화를 추적한다. 이를 통해 심각한 국지성 호우나 열대 저기압과 같은 기상 현상에 실시간으로 대응하는 데 중요한 역할을 한다.

GOES 위성에서 관측된 데이터는 L 밴드를 통해 방송되며, 미국 버지니아주 월롭스 섬^[30]에 위치한 NOAA의 명령 및 데이터 수신 지상국에서 수신되어 사용자들에게 배포된다. 또한, 개인이 소형 위성 안테나와 특수 소프트웨어를 이용하여 위성으로부터 직접 데이터를 수신하고 처리하는 것도 가능하다.^[31] 이러한 데이터는 기상 서비스 운영 개선, 대기 과학 연구, 수치 예보 모델 개발, 환경 센서 설계 및 개발 등에 활용된다.

GOES-12 이후의 위성에는 태양 X선 촬영기(SXI)와 우주 환경 모니터(SEM) 장비가 탑재되어 우주 날씨 변화를 감시하는 임무도 수행한다. SEM 장비는 지구 주변의 태양-지구 전자기 환경에 미치는 태양의 영향을 측정하여 실시간 데이터를 제공한다. 이 정보는 태양 플레어나 지구 자기 폭풍과 같은 현상을 예측하고 경보하는 데 사용되며, 이는 전 세계적인 군사 및 민간 통신, 위성 항법 시스템 운영뿐만 아니라 전력망 관리, 국제 우주 정거장 우주 비행사의 안전, 고고도 비행 및 과학 연구 등 다양한 분야에 중요하다.

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