우주물체에 의한 인공위성 충돌 위험성이 증가하는 등 다양한 우주 환경에서의 위협이 심각한 문제로 대두된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 인공위성의 정밀 궤도를 결정하고, 우주물체를 추적할 수 있는 정밀한 거리 측정 시스템이 필요하다.
레이저는 직진성이 뛰어나고, 높은 단색성을 지니며, 간섭성도 우수하다. 이 때문에 레이저는 먼 거리를 진행해도 퍼지지 않고 곧바르게 나아가며, 빛의 세기를 한 점에 강하게 모을 수 있어 수만㎞ 떨어져 있어도 원하는 표적에 정확하게 비추는 데 용이하다.
인공위성 레이저 관측소는 지상에서 위성체에 레이저를 발사한 뒤 반사돼 되돌아오는 빛을 수신해 위성까지의 레이저 왕복 시간을 측정함으로써 정확한 거리를 산출한다. 이를 통해 고정밀 위성 추적에 필요한 정밀 궤도를 결정할 수 있게 된다.
레이저를 이용해 거리를 측정하는 원리 자체는 간단하다. 거리는 시간과 속도의 곱이므로, 관측소에서 발사된 레이저가 위성에 반사돼 되돌아오는 데 걸리는 시간에 광속(299792458m/s)을 곱하면 레이저의 총 이동 거리를 계산할 수 있다. 이 값은 왕복 거리이므로, 절반으로 나누면 관측소와 위성 사이의 거리가 된다.
거창 인공위성 레이저 관측소는 망원경 크기가 40㎝급인 세종 시스템에 비해 큰 1m 구경의 망원경으로 구성됐다. 레이저 출력도 높아져 정지궤도 고도인 3만6000㎞ 인공위성까지 정밀하게 거리 측정을 할 수 있다.
또 레이저 반사경 설치 여부와 관계없이 20㎝ 크기의 우주물체 추적도 가능하고, 고도 1000㎞ 이내에 있는 물체라면 이미지까지 촬영할 수 있다.
세종 인공위성 레이저 관측소는 국제레이저추적기구(ILRS)에 세종(SEJL) 관측소로 등록돼 국제적 연구 수행에 기여하고 있다. 새로운 거창 인공위성 레이저 관측소는 ILRS에 거창(GEOL) 관측소로 등록돼 국제 연구 네트워크 활동에 참여하게 된다.