60년간 2000배 늘어난 우주쓰레기

초속 8㎞로 돌면서 통신위성 등 위협
자동파괴·대기권 소각·그물 수거 연구
군사위성 비공개… 우주교통관리 골치 # 올 초 중국의 실험용 우주정거장 ‘톈궁 1호’가 지구에 추락할 것으로 예상되면서 세계 각국은 비상이 걸렸다. 지구 대기권에 진입하면서 대부분이 소멸되겠지만 만에 하나 작은 조각이라도 인구밀집지역에 추락하는 경우 심각한 피해가 예상됐기 때문이다. 다행히 ‘톈궁 1호’의 잔재는 남태평양 해상에 떨어져 아무런 피해는 없었다.

# 유럽우주국(ESA)에서 2010년 환경 감시 및 연구 목적으로 발사한 크라이오샛2(CryoSat2)는 지난 7월 2일 임무 고도인 700㎞ 상공을 돌고 있었다. 그런데 지상관제국에서 위성을 향해 작은 우주 파편조각이 날아오고 있다는 사실을 발견하고 긴급 강제 조종 모드로 바꿔 가까스로 충돌을 피했다. 1억 4000만 유로(약 1829억원)가 투입된 위성이 무용지물이 될 뻔한 위기일발의 순간이었다.

●인공위성 95% 수명 다해 ‘좀비’ 전락

1957년 10월 인류 최초의 인공위성 ‘스푸트니크1호’가 발사된 이후 수많은 위성이 우주로 올라가면서 토성의 고리처럼 지구 주변을 떠다니고 있다. 그런데 현재 지구 주변을 돌고 있는 위성 중 약 95%는 수명이 다해 더이상 작동하지 않는 ‘좀비’ 위성이다. 여기에 로켓 잔해, 위성에서 떨어져 나간 페인트 조각, 나사, 심지어 우주비행사가 우주 유영 중에 놓친 공구까지 수많은 우주쓰레기가 지구를 둘러싸고 있다. 이런 우주쓰레기들은 지구 궤도를 초속 8㎞라는 엄청나게 빠른 속도로 돌고 있다. 운동하는 물체의 에너지는 속도의 제곱에 비례하기 때문에 1㎝ 이하의 작은 조각이라도 정상 작동하는 인공위성과 충돌할 경우 치명적인 결과를 가져온다.

세계적인 과학저널 ‘네이처’ 최신호에서는 민간 우주기업이 증가하면서 지구 주변을 도는 우주쓰레기들도 기하급수적으로 늘어나 우주공학자들의 골칫거리가 되고 있다는 분석 리포트를 발표했다.

ESA가 지난 5월 발표한 ‘우주환경 연간 분석보고서’에 따르면 1957년 이후 우주 물체는 1970년대 2000개, 2000년대 7500개, 2017년 현재는 2만여개에 이른다. 지난해에는 전 세계적으로 400개 이상의 위성이 발사됐다. 이는 2000년대와 비교했을 때 4배 이상 증가한 숫자다.

●부딪치면 파편 생겨 기하급수적 증가

미국 퍼듀대 항공우주공학과 캐럴린 프루에 교수는 “각종 우주물체가 지구 궤도를 가득 채우면서 우주공학자들은 이들과의 충돌을 피하기 위해 다양한 방안을 고민하고 있지만 잠재적 충돌 위험성은 점점 커질 것”이라고 지적했다. 프루에 교수는 “문제는 우주쓰레기와 부딪친 위성들이 파괴되면서 수많은 파편들을 또 만들어 내기 때문에 우주쓰레기의 숫자는 기하급수적으로 늘어날 수밖에 없다는 것”이라고 말했다. 이에 우주공학자들은 고열을 이용해 우주쓰레기를 태우거나 압축하는 방안, 위성이 수명이 다 되면 완전 분해에 가깝게 자체 파괴되도록 하는 방법, 우주쓰레기 수거용 위성을 발사해 거대한 그물로 수거하는 방안들을 연구 중인 것으로 알려져 있다. 지상에서 우주쓰레기에 레이저를 발사해 경로를 바꾼 뒤 지구로 떨어지도록 해 대기권에서 태워버리는 방법도 구상되고 있지만 당장 현실화되기는 어렵다는 평가다.

이 때문에 또 다른 우주공학자들은 우주공간에 떠다니는 우주물체들의 정확한 위치를 파악해 새로운 위성을 우주쓰레기와 다른 궤도에 올리는 ‘우주교통관리’ 시스템을 구축하는 것이 현실적이라고 지적하고 있다.

그러나 텍사스 오스틴대 모리바 자 교수는 “우주쓰레기로 인한 위협을 최소화하기 위해서는 각국 정부에서 군사적 목적으로 발사된 위성들의 정보까지 모두 포함시켜야 하는데 이들에 대한 정확한 정보가 없다는 것이 우주교통관리 시스템 도입에 걸림돌”이라고 지적하기도 했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr