위성 폭증 시대, 혼잡해지는 지구 궤도
인류는 수많은 위성을 지구 궤도에 띄우며 생활 편의를 누리고 있지만, 그만큼 우주 공간에는 위성과 파편이 급증하고 있다. 특히 급증하는 우주 쓰레기는 충돌 위험을 높여 미래의 위성 활용과 우주 환경에 큰 위협이 되고 있다.
지구는 중간 크기의 암석으로, 표면에 물이 덮여 있고 모든 생명체를 살게 하는 가스로 둘러싸여 있다. 지구 대기층 가장자리 바로 위에는 인간이 첨단 기술로 만든 위성들이 촘촘히 자리해 있다.
사람들은 1957년부터 이곳에 위성을 올려 보내기 시작했는데, 이제는 가히 습관적으로 위성을 발사한다고 말할 수 있을 정도다. 그 결과 인간은 궤도를 도는 위성들과 함께 살아간다. 지난 5년간 우주에서 활동 중인 위성 수는 3,000기에서 약 1만 4,000기로 다섯 배 가까이 늘었고, 지금도 이 수는 계속 증가하고 있다. 일론 머스크가 이끄는 스페이스X의 스타링크 인터넷 서비스 같은 ‘초대형 위성군은 궤도에 거의 1만 기의 위성을 보유하고 있다.
문제는 우주 쓰레기다. 현재 지구 궤도에는 야구공보다 큰 5만 개의 파편이 돌고 있다. 동전보다 큰 파편도 100만 개가 넘는다. 일기 예보나 디지털 통신 같은 기술의 혜택을 계속 누리고 싶다면 이들이 서로 충돌하지 않기를 바랄 수밖에 없다.
위성 발사 건수
궤도에는 무엇이 있을까?
크고 독특한 것부터 작고 다수인 것까지 인류권에 사는 주목할 만한 주민들을 살펴보자.
고도: 370-460km
길이: 109m
우주에서 가장 큰 인공 구조물인 ISS에는 지금까지 약 300명이 머물렀다. ISS의 수명은 이제 얼마 남지 않았다. 현재 계획 대로라면 2031년에 ‘궤도 이탈’시켜 태평양 상공에서 불타며 분해되도록 만들 예정이다.
고도: 480 km
길이: 13.2 m
허블 우주 망원경은 1990년 디스커버리 우주왕복선으로 발사됐다. 이후 3년 후 다른 우주왕복선 임무를 통해 심각한 결함이 수리됐으며, 이후 은하, 외계 행성 등에 대한 과학적 이해를 혁신적으로 변화시켰다.
고도: 20,000 km
길이: 12 m
가동 중인 31기의 GPS 위성들은 지구상 어디에서나 동시에 최소 4개의 위성 신호를 수신할 수 있는 고도에서 궤도를 돌고 있다. 1978년 이래로 이 시스템은 위치, 고도, 시간에 대한 놀라울 정도로 정밀한 측정을 제공해 왔다.
고도: 340-570km
길이: 7m
스타링크 위성은 스페이스X 로켓에 실려 한 번에 최대 60기까지 발사된다. 이로 인해 궤도에 너무 많은 위성이 존재하자 지상 천문학자들은 위성이 시야를 가린다고 불평하고 있다.
고도: 650~3,800km
길이: 0.25m
궤도에 있는 가장 오래된 위성인 이 초기 미국 실험 임무는 포도 주스 크기(약 1.47kg)의 작은 구체다. 앞으로 200년 더 궤도에 머무를 예정이다.
지금까지 위성 간 충돌은 단 한 차례 발생했다. 2009년 미국 기업 이리듐이 발사한 통신 위성이 러시아의 폐기된 코스모스 위성과 충돌해 수천 개의 파편을 우주 공간에 흩뿌렸다. 연구진은 지구 궤도를 도는 물체를 최대한 추적한다. 충돌이 임박한 경우 위성은 추진기를 작동해 피할 수 있다. 하지만 위성이 늘어날수록 근접 충돌 위험도 커진다. 최악의 시나리오는 더 많은 충돌이 더 많은 파편을 생성하고, 이는 또 다른 충돌로 이어지는 악순환이다. 1978년 이를 경고한 NASA 과학자 도널드 케슬러(Donald Kessler)의 이름을 딴 ‘케슬러 증후군’이라 불리는 이 종말론적 결과는 인류가 거주하는 우주 공간을 사용 불가능하게 만들 수 있다.
얼마나 많은 위성이 얼마나 높이 떠을까
현재 지구 궤도를 도는 대부분의 위성은 저지구궤도에 있으며, 그중 상당수는 스타링크 위성군에 속한다. 그러나 다른 초대형 위성군도 등장할 예정이다. 일부 예측에 따르면, 이번 10년 말까지 지구 궤도를 도는 위성이 5만 개를 넘을 것으로 보인다.
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