“여러분, 로켓이 성공적으로 발사됐습니다. 이제 로켓의 위성보호덮개에서 인공위성이 분리될 차례입니다. 아, 네! 인공위성도 성공적으로 분리됐다는 소식이 왔네요. 이제 인공위성이 목표한 궤도에 자리 잡으면 되는 거겠죠?”

아나운서가 로켓이 발사되는 장면을 소개한다면 이렇게 말할 것입니다. 로켓 발사와 인공위성 분리까지 이뤄지면 인공위성 발사는 거의 성공이니까요. 하지만 로켓과 분리된 인공위성에게 한 가지 장애물이 더 남았습니다. 바로 ‘우주쓰레기’입니다. 무사히 우주공간에 내려진 인공위성이라도 우주쓰레기와 부딪히면 고장나기 때문입니다.

인공위성이 무사히 자기 자리를 찾으려면 우주쓰레기를 잘 피해야겠죠? 과학자들은 이를 위해 어떤 연구를 하고 있을까요? 지구 상공에 있는 크고 작은 우주쓰레기를 피하는 연구들을 살짝 들여다보겠습니다.

우주쓰레기, 우주방위사령부가 감시

‘적을 알고 나를 알면 백전백승’이라는 말이 있습니다. 이는 인공위성이 우주쓰레기를 피할 때도 통하는 이야깁니다. 우주쓰레기에 대비하기 위해서는 우선 우주쓰레기가 어디에 얼마나 있는지 알아야 합니다. 이를 위해 수고하는 곳이 바로 미국의 ‘우주방위사령부(U.S. Space Command)’입니다. 이들은 주로 레이더나 광학망원경을 이용해 우주에 떠다니는 물체를 관찰합니다. 인공위성은 물론 상공 2천km에 있는 10cm 크기의 우주물체까지 찾아낼 수 있죠.

우주방위사령부가 현재까지 알아낸 우주물체는 약 1만9천200개입니다. 특히 700~900km 저궤도에 가장 많은 우주물체가 있습니다. 이들 중 군사적 목적의 인공위성 위치 등을 뺀 1만 2천200개의 우주물체 궤도정보는 전 세계인에게 공개돼 있습니다. 과학자들은 이런 우주물체 정보를 참고해 인공위성의 충돌에 대비합니다.

하지만 우주방위사령부가 모든 우주물체를 찾아낼 수 있는 것은 아닙니다. 상공 2천km를 기준으로 했을 때 10cm보다 작은 우주물체는 알 수가 없죠. 그래서 이런 물체를 찾는 데는 다른 방법이 사용됩니다.

미국항공우주국(NASA)은 인공위성을 이용했습니다. ‘LDEF(Long Duration Exposure Facility)’라고 불리는 버스만한 크기의 위성은 저궤도 이곳저곳을 돌아다니면서 여러 우주쓰레기와 부딪쳤겠죠. 저궤도에 5년 넘게 올려뒀던 이 위성은 우주왕복선을 타고 지구로 다시 돌아왔습니다. 과학자들은 LDEF 위성의 표면을 관찰해 약 2만 군데 정도 충돌한 흔적을 찾을 수 있었습니다.

과학자들은 이 흔적을 통해 저궤도에 있는 작은 우주쓰레기의 양을 짐작했습니다. 국제우주정거장(ISS) 주변과 우주왕복선에 남아 있는 충돌 흔적을 통해서도 우주쓰레기가 얼마나 있는지 알 수 있습니다.

또 지구에서 실험한 결과로도 우주쓰레기의 양을 알 수 있습니다. 우주선과 로켓을 만드는 여러 재료를 우주와 비슷한 실험실에서 충돌시키는 것입니다. 이때 충돌속도는 우주공간에서 이동하는 속도와 같이 만듭니다. 이 결과를 보면 우주에서 크고 작은 충돌이 일어났을 때 어떤 크기의 우주쓰레기가 얼마나 많이 생기는지 따져볼 수 있습니다.

2009년 충돌 사건 이후 연구 활발

이처럼 인공위성은 우주에 떠다니고 있는 우주쓰레기와의 충돌을 피하려고 노력을 하고 있습니다. 2009년 미-러 인공위성 충돌 이후에는 이런 연구가 더 활발해졌죠. NASA와 유럽우주국(ESA)에는 우주쓰레기를 따로 연구하는 부서가 있을 정도입니다. 이들은 이미 인공위성 충돌을 예상할 수 있는 프로그램까지 만들어 전 세계 과학자들이 이용하도록 했습니다.

우리나라의 한국항공우주연구원도 아리랑 위성과 우주쓰레기의 충돌위험을 분석하며 인공위성 충돌에 대해 연구하기 시작했는데요. 이 연구가 바로 ‘우주파편 충돌위험분석 연구’입니다.

이 연구를 하는 과학자들은 앞으로 6년간 인공위성이 우주쓰레기와 충돌할 위험을 계산하고, 이 정보로 더 정확한 위치를 파악하게 되죠. 또 인공위성이 우주쓰레기를 더 잘 피하는 방법과 우주쓰레기를 없애는 연구도 여기에 포함돼 있답니다. 이런 연구가 활발히 진행돼 우리 인공위성들이 더 안전하게 임무를 수행할 날을 기대해봅니다.