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우주공간에서 인공위성끼리 충돌하는 사상 초유의 사건이 발생했다. 물론 그동안에도 4차례의 크고 작은 충돌이 있기는 했다. 하지만 이는 소진된 로켓이나 위성 부품 간 충돌이었을 뿐 온전한 위성끼리 충돌한 것은 이번이 처음이다. 현재 지구궤도에는 3,000기, 그리고 발사 사실이 공개되지 않은 첩보위성이나 특수위성까지 포함하면 무려 6,600기 이상의 위성이 떠다니고 있다. 특히 위성 및 우주선과 충돌을 일으킬 위험이 있는 우주쓰레기도 350만개에 이른다. 충돌 위험성이 있는 위성과 우주쓰레기가 인류의 우주탐사에 발목을 잡는 상황이 전개되고 있는 것이다. 지난 2월10일 오후4시56분. 시베리아의 타이미르 반도 789㎞ 상공에서 거대한 파편구름이 생성됐다. 미국 이리듐사의 통신위성인 이리듐 33호와 러시아의 통신위성 코스모스 2251호가 충돌한 것. 이리듐 33호는 발사된 지 12년 된 위성으로 전세계 25만명의 이용자에게 위성통신 서비스를 제공하는 66개의 이리듐 위성 네트워크 중 하나. 그리고 코스모스 2251호는 오래전에 작동이 정지된 상태였다. 이리듐 33호와 코스모스 2251호의 무게는 각각 500㎏과 900㎏. 사고 직후 지상의 군 레이더가 파편의 궤도추적에 들어갔지만 정확한 숫자와 위치는 아직도 알 수 없는 상태다. 위성 간 충돌은 당장 국제우주정거장(ISS)과 이곳에 탑승해 있는 우주비행사들에게 위협이 된다. 파편이 충돌현장보다 낮은 궤도에서 지구를 돌고 있는 ISS에 2차 충돌을 일으킬 가능성이 있기 때문이다. 지구궤도를 도는 모든 물체는 초속 8㎞ 이상의 엄청난 속도로 움직이기 때문에 위성의 파편이 아무리 작다고 해도 그것과 충돌하는 물체에 가해지는 충격에너지는 상상을 초월한다. 길이가 1㎝만 넘더라도 여타 위성, 우주선에 치명상을 입힐 수 있기 때문이다. 특히 자체적인 궤도조절 능력이 없는 위성들에는 더욱 위험하다. 예견된 사고, 위성 충돌
1957년 옛 소련의 스푸트니크 1호가 발사된 이래 인류가 쏘아올린 위성의 수는 공식적으로 집계된 것만 약 3,000기. 여기에 발사 사실이 공개되지 않는 첩보위성이나 특수위성까지 합하면 6,600기 이상이라는 게 전문가들의 분석이다. 그런데 이들 중 상당수가 수명이 다해 기능이 정지된 상태다. 이번에 이리듐 33호와 충돌한 코스모스 2251호도 외관은 멀쩡했지만 기능은 오래전에 정지된 위성이었다. 그럼에도 이 같은 위성의 상당수가 방치되고 있는 상황이다. 사실 지구궤도를 돌고 있는 것은 위성만이 아니다. 위성을 지구궤도에 올려놓기 위해 사용된 로켓의 잔해, 수명이 다한 위성의 파편도 함께 우주공간을 떠다니고 있다. 이처럼 사용가치는 없지만 우주공간을 날아다니는 물체를 우주쓰레기라고 한다. 현재 정확한 수는 알 수 없지만 약 350만개 이상의 우주쓰레기가 지구궤도를 떠돌고 있는 것으로 추산된다. 6,600기 위성중 상당수 기능 정지
350만개 쓰레기도 지구궤도 떠돌아
우주선과 충돌땐 큰사고 위험성 커 이 같은 상황에서 우주쓰레기가 여타 위성이나 우주선에 부딪힐 경우 상상을 초월하는 상황이 벌어질 수 있다. 1983년 발사됐던 미국의 우주왕복선 챌린저호와 2003년 추락한 콜롬비아호의 사례가 대표적이다. 당시 챌린저호는 지구궤도 비행 중 정체를 알 수 없는 물체가 조종석 유리창에 충돌, 5㎜의 파공이 생겼다. 인명피해는 없었지만 챌린저호의 조종석 유리창을 깨먹은 주범은 볼트도 너트도 아닌 조그마한 페인트 조각이었다. 일견 우습게 보이는 페인트 조각도 우주공간에서는 이렇게 흉기로 돌변한다. 만일 페인트 조각이 아니라 그보다 더 크고 견고한 물체에 부딪혔더라면 챌린저호는 공중 분해됐을 것이다. 콜럼비아호의 추락 원인 역시 우주쓰레기와의 충돌이었을 것이라는 설이 지배적이다. 우려되는 우주감시체계
현재 위성과 우주쓰레기 문제를 가장 많이 파악하고 있는 나라는 미국. 실제 미 국방부는 광학망원경과 레이더를 통해 위성은 물론 길이 10㎝ 이상의 우주쓰레기 1만8,000개를 추적하고 있다. 하지만 이 같은 능력을 갖춘 미국도 모든 위성과 우주쓰레기에 대한 충돌 가능성을 계산해내기는 어려운 상태다. 물론 위성과 우주쓰레기의 궤도 및 위치를 정확하게 산출하는 것도 어렵다. 일반적으로 지구를 도는 물체의 궤도는 여러 가지 요인에 의해 변한다. 지구 대기의 저항은 물론 태양ㆍ달ㆍ지구의 인력이 위성의 궤도에 영향을 줄 수도 있다. 이번 위성 충돌 사고가 벌어진 궤도의 경우에도 미약하지만 대기의 저항이 있었다. 미국은 이 같은 우주환경을 모델화해 위성궤도 산출에 이용하고 있지만 물체 간 충돌 가능성을 정확히 예보할 수는 없다고 말한다. 그렇다면 위성을 직접 운용하는 쪽에서는 이 같은 충돌을 예고할 수 있을까. 이 경우에도 다른 위성 운용자와 정보 공유가 돼 있지 않을 경우 충돌을 막기는 힘들다. 마치 GPS 내비게이션이 달려 있어 자신의 위치는 정확히 파악할 수 있지만 창문이 모두 막혀 있어 다른 자동차가 어디 있는지는 알 수 없는 경우와 같다. 파편 지구 낙하로 2차재앙도 우려
전자기 사슬·레이저 빗자루 등
수명 끝난 위성 제거 방안 연구중 지금부터라도 모든 위성의 궤도 및 위치 정보를 공유하면 되지 않느냐고 반문할 수도 있다. 하지만 각국이 운용 중인 위성 중에는 첩보위성 등 발사나 보유사실 자체를 비밀로 하는 위성이 상당수에 이른다. 사고를 막는다는 명분으로 이 같은 위성의 궤도와 위치 정보를 공개하기 힘들다는 얘기다. 특히 위성 간 충돌을 막으려고 궤도를 바꿨다가 또 다른 물체에 충돌할 위험도 무시할 수 없는 상태다. 전자기 사슬 등 미래의 대책
위성이나 우주쓰레기가 충돌하면 파편에 따른 2차 피해가 불가피하다. 파편이 우주선이나 여객기에 충돌할 경우 막대한 인명손실이 야기된다는 것. 실제 미국에서는 낙하한 위성 파편에 사람이 다친 사고가 있었으며 2006년에는 대기권에 재돌입해 추락하던 러시아 위성이 여객기와 충돌할 위기에 처했던 경우도 있었다. 만일 230톤 규모의 ISS가 우주쓰레기와 충돌, 파편이 여기저기 떨어진다면 하늘에서 내려오는 재앙이 따로 없을 것이다. 이 같은 사태를 예방하려면 어떻게 하는 것이 최선일까. 위성 및 우주쓰레기의 궤도와 위치를 파악해 충돌위험을 산출하기만 하는 것은 불완전한 방법이다. 위성의 위치정보 공유와 함께 우주쓰레기가 생기지 않도록 해야 한다. 물론 기존의 우주쓰레기도 제거해야 한다. 이를 위해 선진국들은 다양한 방법을 연구 중이다. 지구에 떨어질 경우 큰 피해를 입히는 ISS는 인공적으로 궤도를 조절해 안전한 해역에 떨어지게 할 수 있다. 또한 새로 발사되는 모든 위성에 전자기 사슬을 부착해 수명이 다 되면 자동적으로 대기권에 재돌입시켜 소각하는 방안도 연구되고 있다. 레이저 빗자루와 우주 플라이페이퍼도 우주쓰레기를 소거하기 위해 연구되고 있는 방안이다. 레이저 빗자루의 경우는 크기가 너무 작아서 전자기 사슬을 활용할 수 없는 우주쓰레기에 쓰인다. 원리는 우주쓰레기에 레이저를 발사, 궤도를 변경시킨 다음 대기권으로 재진입하게 해 불태우는 것. 우주 플라이페이퍼는 탄력 있는 소재로 만든 직경 800m의 막. 우주쓰레기가 여기에 부딪히면 운동에너지가 감소돼 급속히 고도가 낮아지는 것은 물론 궤도 역시 변경시킬 수 있다. 하지만 이 같은 처리방법에는 많은 비용이 소모되며 관리가 제대로 이뤄지지 않을 경우 우주쓰레기 처리에 사용한 장비가 또 다른 우주쓰레기로 전락할 위험도 있다. 인간이 우주를 향해 발걸음을 내디딘 지도 벌써 반세기가 넘어가고 있다. 하지만 이 과정에서 만들어진 수많은 위성과 우주쓰레기는 이제 우주탐사의 발목을 잡는 요인으로 작용하고 있다. 이번 위성 충돌은 그 같은 위협이 본격화되는 서곡일지도 모른다.
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