우주쓰레기 문제를 해결하는 방법을 알아보자.

 1957년 10월 4일 인류 최초의 인공위성인 스푸트니크 1호 발사 이후, 무수한 수의 우주선들이 하늘로 쏘아 올려지고 있습니다. 이 와중에 문제가 되는 것은 없는지 한번 정리해 보겠습니다. 

 

1. 우주쓰레기란?

• 일반적으로 지구 궤도를 돌지만 이용할 수 없는 모든 인공 물체를 말한다.
• 우주쓰레기는 이 과정에서 발생한, 작동하지 않는 인공위성, 로켓 본체나 로켓에서 분리된 페어링과 부스터, 부서진 우주선의 파편, 우주 비행사가 작업 도중 떨어트린 공구나 부품 등이다.
• 우주탐사선과 인공위성이 수명이 다하거나 고장 등으로 기능을 수행하지 못할 때 대기권에 진입시켜 불타도록 하지만, 통제가 되지 않아 우주에 떠 있는 우주 쓰레기의 양은 증가할 수밖에 없다.
• 우주에서 작동하는 인공위성이나 유인 우주선을 포함한 국제우주정거장(International Space Station, ISS)과 충돌하면 시설에 피해를 줄 뿐 아니라 우주인의 생명도 위협할 수 있기 때문에 국제 문제가 되고 있다.
• 2017년에는 미국 국방부 산하 고등연구계획국(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)이 '국제 우주쓰레기 처리 회의'를 개최해서 우주쓰레기의 효율적 제거 방안에 대한 아이디어를 모으기도 했다.

 

2. 우주쓰레기가 문제가 되는 이유

• 우주쓰레기는 지구 궤도를 초속 8㎞의 무시무시한 속도로 돌고 있다.
• 운동하는 물체의 운동에너지는 속도의 제곱에 비례하므로, 이 정도로 나는 물체라면 아무리 작더라도 충돌 시 무시무시한 위협이 된다.
• 2023년 기준 약 350만 개 이상의 우주쓰레기가 지구 궤도를 떠돌고 있는 것으로 추산되고 있다.
• 전문가들은 각국의 위성 발사가 활발해진 지난 10여 년간 우주쓰레기의 양은 위성과 우주선의 안전운항을 위협할 만큼 많아졌다고 경고하고 있다.
• 크기가 1㎝ 이상만 되어도 우주 비행 중인 인공위성에 치명타를 입힐 수 있다.
• 각국은 이러한 우주쓰레기의 위치와 속도를 파악해, 충돌 위험성이 높은 인공위성의 궤도를 바꾸어 이들 우주쓰레기가 충돌하지 않게 하고 있다.
• 지구 중력에 이끌려 지상으로 떨어지는 우주쓰레기의 대부분은 대기와의 마찰열로 연소되어 사라지지만, 매우 큰 우주쓰레기의 경우 지면까지 내려와 지상을 타격하기도 한다.
• 실제로 지난 1969년 일본 선박에 소련 인공위성의 것으로 추정되는 우주쓰레기에 맞아 선원 5명이 부상당한 사고가 있었으며, 1997년에는 그 전해 발사되었던 델타 II 로켓의 잔해가 로티 윌리엄스라는 미국 여성을 가격한 사례도 있었다.

 

 

3. 우주쓰레기를 해결하는 여러 가지 방법

• 대기권은 우주에서 떨어지는 운석, 우주쓰레기와 같은 물체를 막아 지구 표면에 충돌하는 것을 방지한다. 대기권에 빠른 속도로 접하게 되는 우주쓰레기가 불타거나 폭발하고, 지구에는 처음보다 작아진 쓰레기가 도달하게 된다. 지구 주위를 둘러싼 기체가 우주쓰레기와 같은 물체에 대해 갖는 마찰력, 공기 저항이 우주쓰레기의 운동에너지를 열에너지로 변환시킨다.  우주 그물: 청소 인공위성이 그물로 물고기를 잡듯 우주쓰레기를 모으는 방법이다.
• 청소 위성: 청소 위성이 집게로 우주쓰레기를 붙잡아 함께 대기권으로 떨어지는 방법이다. 혹은 위성이 회전하면서 바가지로 우주쓰레기를 잡아 원심력을 이용해 지구의 대기권이나 우주 밖으로 던지는 방법이 있다.
• 레이저 빗자루: 1990년대부터 미공군이 추친하는 방법이다. 지상에서 레이저를 발사하여 우주쓰레기의 궤도를 바꾸어 한 곳으로 모으거나 지구 대기권으로 떨어지게 하는 방법이다.
• 전자기 밧줄: 전자기 밧줄을 인공위성에 부착한 후 지구 자기장의 상호작용으로 인공위성을 스스로 지구 대기권으로 향하게 하는 방법이다. 일본의 JAXA가 개발한 방법이다. 끈을 길게 하면 효율이 높아져서 추가 연료가 필요 없는 장점이 있다.
• 우주 끈끈이: 탄성이 강한 거대한 막을 우주에 보내 여기에 충돌한 우주쓰레기가 에너지를 잃고 지구 대기권으로 떨어지게 하는 방법이다.
• 우주 플라스마: 우주쓰레기 근처까지 가서 고압의 플라스마나 기체를 쓰레기에 뿌려 우주쓰레기의 속도를 줄여 궤도를 바꾸는 방법이다. 새로운 파편을 만들지 않는 장점이 있다.
• 우주 자석: 우주 쓰레기는 금속으로 이루어져 있으니 우주에 큰 자석을 띄워 끌어당겨 모은 후 지구 대기권으로 떨어지는 방법이다.