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“박사님~! 다아라 박사님~! 제가 아무래도 우주 쓰레기에 맞은 것 같아요!”
여유롭게 휴식을 즐기던 다아라 박사에게 허들갑 군이 호들갑을 떨며 들이닥쳤다.
“우주 쓰레기에 맞다니, 그게 무슨 소리죠? 차분히 얘기해 보세요.”
이 소년, 허들갑은 참 자기 이름처럼 행동한다. 아마 출렁이는 뱃살을 빼려고 산책하다가 뭔가에 맞은 모양이다.
“방금 제 머리로 뭔가가 떨어졌어요. 혹시 우주 쓰레기가 아닐까요? 아니면 외계인의 습격?”
하늘에서 쓰레기가 떨어진다!
“뭐, 요새 뉴스에서 우주 쓰레기가 떨어진다고 하긴 하죠. 우주 쓰레기가 무엇인지는 알고 이야기하는 건가요, 허들갑 군?”
“당연하죠~! 제가 이래 봬도 다 조사했다고요. 우주 쓰레기는 인공 위성의 잔해잖아요!”
세상은 우주 쓰레기로 시끌시끌
하늘에서 거대한 물체가 떨어진다면? 2011년 9월 24일에는 실제로 하늘에서 큰 기계 덩어리가 떨어졌다. 바로 1991년에 발사했던 미국 대기연구위성(UARS)이 지구로 떨어진 것이다.
뿐만 아니다. 10월 24일에는 블랙홀과 중성자 별을 탐사했던 독일 인공 위성 뢴트겐(ROSAT)이 떨어지기도 했다.
미국이나 유럽 항공우주국은 위성이 떨어지기 며칠 전부터 어떻게 움직이는지 추적해, 추락 날짜와 지역을 예상하는 데 힘을 기울였다. 다행히 이 위성들은 바다 한가운데 떨어져 사람에게 피해를 주지 않았다.
“대기연구위성이나 뢴트겐은 대기권을 통과하면서 수천 개 조각으로 깨졌어요. 지상까지 떨어질 정도로 큰 덩어리도 있었지만 대부분은 공기와 마찰해 다 타버렸죠.
우주 쓰레기는 굉장히 많이 떨어져요. 1년에 보통 300개 정도 떨어지는데, 그래도 올해는 유난히 적게 30개 정도 떨어졌답니다.”
우주 쓰레기, 정체를 밝혀라!
“그렇게 많이 떨어지면 그걸 맞은 사람도 제법 많겠군요! 에잇, 내가 아주 특별한 경험을 한 거라고 생각했는데….”
“뭐라고요? 여태까지 우주 쓰레기를 직접 맞은 사람은 거의 없어요. 그나마도 옆을 스친 정도라고요. 제대로 맞으면 큰일나요, 허들갑 군!”
우주 쓰레기도 한 때는 유용한 기계였다!
‘쓰레기’라고 부르지만 본래는 인공 위성이나 그 부품이다. 수명이 다해 가동을 멈춘 인공 위성이나 인공 위성을 궤도에 올려 놓는 것으로 역할을 다한 로켓의 잔해가 바로 우주 쓰레기다. 운석이나 다른 우주 쓰레기와 부딪혀 생긴 부품 조각들이나 우주 비행사가 실수로 떨어뜨린 장비 또한 이에 포함된다. 우주 쓰레기는 주로 관측용으로 사용하는 저궤도 위성 높이인 고도 800~1000㎞에 많이 있다. 이 위치에 수명을 다한 위성이 많기 때문이다. 미국 항공우주국은 10㎝보다 큰 우주 쓰레기가 1만 6000개 이상일 것으로 추정한다. 지금은 비교적 적은 양이지만 2040년이 되면 12만 7000개로 늘어날 것으로 예상하고 있다. 크기가 10㎝보다 작은 우주 쓰레기까지는 추적하기 어렵기 때문에 실제 우주에 떠도는 쓰레기는 어마어마한 셈이다.
우주 쓰레기는 어떻게 움직일까?
우주 공간에는 수많은 우주 쓰레기가 있지만 모두 땅으로 떨어지는 것은 아니다. 각각의 쓰레기는 고유 궤도를 가지고 지구 주변을 돌고 있기 때문이다. 그러나 오랜 시간이 지나면 중력에 의해 지구 쪽으로 천천히 끌려 들어와 궤도 반지름이 작아진다. 사용 중인 인공 위성은 스스로 궤도를 수정해 지구로 끌려오지 않고 원래 궤도를 유지하지만 우주 쓰레기는 다르다. 아주 오랜 시간에 걸쳐 천천히
대기권과 우주의 경계인 지상 200㎞ 높이까지 끌려온 후 대기권으로 들어오게 된다. 
인공 위성은 어떻게 떠 있을까?
인공 위성이 지구 주변을 돌면 지구 바깥쪽으로 나가려는 힘인 원심력이 생겨요. 원심력과 중력이 평형을 이루고 있기 때문에 인공 위성이 지구로 추락하거나 우주 바깥으로 튕겨나가지 않는답니다.
중력에 의해 끌려 온 우주 쓰레기가 초속 7.5㎞ 보다 빠르면 대기권으로 들어 온다. 그러나 그보다 느릴 경우 공기 밀도가 높기 때문에 돌입하지 못하고 튕겨 나간다.
삐뽀삐뽀! 우주 쓰레기 경계령!
현재 우주 쓰레기를 수만 개로 추정하고 있지만, 전체 우주 공간을 따져보면 매우 적은 양이다. 그럼에도 불구하고 우주 쓰레기가 문제되는 이유는 굉장히 빠른 속도로 움직이기 때문이다. 예를 들어 초속 7㎞로 움직이는 야구공만한 우주 쓰레기는 투수가 강속구 2만 8000여 개를 한꺼번에 던지는 것과 같은 파괴력을 갖는다. 투수가 던진 야구공 한 개를 맞아도 크게 다치는 것을 생각해 보면 어머어마한 힘이 아닐 수 없다. 이 때문에 지난 6월 28일에는 우주 쓰레기가 국제우주정거장 가까이에 접근해 우주인들에게 긴급 대피령이 내려지기도 했다.
또 우주 쓰레기는 한 번 생기면 갑자기 늘어날 수 있다. 우주 쓰레기들이 인공 위성이나 우주선 조각과 부딪히면서 계속 파편이 생겨나기 때문이다. 이를 ‘케슬러 증후군’이라고 부른다. 과학자들은 파편이 계속 늘어난다면 결국 위성이 들어갈 공간조차 없어질 거라고 예상한다.
3㎜ 크기를 가진 우주 쓰레기가 우주왕복선 챌린저 호의 강화 유리 창문을 깨뜨렸다. 아주 작은 틈이라도 우주선의 안전에 큰 위협이 된다.
기상천외! 우주 쓰레기 처리법
“역시~, 다아라 박사님은 모르는 게 없으세요! 하지만 뭔가 해결책이 있어야 하는 것 아닌가요?”
“과학자들은 당연히 허들갑 군보다 똑똑하답니다. 인공 위성이 수명을 다하면 마지막 남은 연료를 사용해 의도한 경로로 움직이도록 해요. 지구 대기권으로 들어와 바다에 떨어지도록 한다고요. 2001년에 태평양으로 떨어진 러시아의 우주정거장 ‘미르 호’가 아주 좋은 예지요.”
“에이, 매우 상식적이잖아요. 그런데 다아라 박사님, 그런 방법 만으로는 이미 만들어진 우주 쓰레기를 해결할 수 없을 것 같은데요?”
“허들갑 군치고는 제법 논리적인 생각이군요. 과학자들은 우주 쓰레기를 처리하기 위해 열심히 연구하고 있어요. 미국에서는 우주 쓰레기를 파악하기 위해 아예 우주 쓰레기와 충돌하는 용도로 위성을 띄운 후 우주왕복선으로 가져와 연구하기도 했지요. 뭐, 현재로서는 연구 단계이긴 하지만 사람들은 아주 특이한 방법을 많이 생각했답니다.”
다아라 박사가 들려주는 우주 쓰레기 처리법
레이저 저격법
우주 쓰레기를 레이저로 쏴서 태우는 방법이다. 빠른 속도로 움직이는 우주 쓰레기를 따라가며 태우려면 레이저 장비를 싣는 비행기가 필요하다. 그러나 우주 쓰레기처럼 먼 곳에 있는 물체를 태울 정도로 강한 레이저 장비는 보잉 747기만큼 커야 실을 수 있다.
대형 풍선법
헬륨과 같은 특별한 기체를 풍선에 채워 우주 공간에 보낸 후 인공위성을 붙잡는 방법. 현재는 운행을 멈춘 인공 위성이 지상으로 떨어지기까지 수십 년이 걸린다. 원격 조종이 가능한 풍선을 보내 지구 대기권으로 끌어오면 시간을 줄일 수 있다.
우주 그물법
지름 1㎜의 가는 금속실로 짠 그물을 우주 공간에 보내 우주 쓰레기를 수거하는 방법이다. 가는 그물이 우주 쓰레기를 잔뜩 얽은 후에는 미리 충전한 전기를 이용해 자기장을 발생시켜 지구 자기장을 따라 돌아오게 한다.
전자기 사슬법
인공 위성을 제작 단계에서 전자기 사슬을 부착하는 방법이다. 인공 위성이 수명을 다하면 이 사슬이 작동하고 지구에 끌어당겨진다. 대형 풍선법과 마찬가지로 수십 년이 걸리는 일을 수 개월만에 끝낼 수 있다.
“이젠 잘 알았죠? 우주 쓰레기가 지상까지 도착한다고 해도 육지는 지구 면적의 30% 밖에 안돼요. 게다가 그 안에서도 사람이 사는 지역은 아주 좁다고요. 그래서 우주 쓰레기를 사람이 맞을 확률은 매우 낮아요. 이제 알았으면 어서 돌아가 머리에 새똥이나 좀 닦으세요.”
“뭐, 뭐라고요? 그럼 내가 맞은 게 새똥?”
허들갑은 부끄러움을 참지 못하고 뛰어나왔다. 그런 허들갑의 뒤에서 다아라 박사가 소리쳤다.
“새똥에는 요산이 들어있으니 깨끗이 감으세요! 그렇지 않아도 없는 머리, 더 벗겨질라~!”
여유롭게 휴식을 즐기던 다아라 박사에게 허들갑 군이 호들갑을 떨며 들이닥쳤다.
“우주 쓰레기에 맞다니, 그게 무슨 소리죠? 차분히 얘기해 보세요.”
이 소년, 허들갑은 참 자기 이름처럼 행동한다. 아마 출렁이는 뱃살을 빼려고 산책하다가 뭔가에 맞은 모양이다.
“방금 제 머리로 뭔가가 떨어졌어요. 혹시 우주 쓰레기가 아닐까요? 아니면 외계인의 습격?”
하늘에서 쓰레기가 떨어진다!
“뭐, 요새 뉴스에서 우주 쓰레기가 떨어진다고 하긴 하죠. 우주 쓰레기가 무엇인지는 알고 이야기하는 건가요, 허들갑 군?”
“당연하죠~! 제가 이래 봬도 다 조사했다고요. 우주 쓰레기는 인공 위성의 잔해잖아요!”
세상은 우주 쓰레기로 시끌시끌
하늘에서 거대한 물체가 떨어진다면? 2011년 9월 24일에는 실제로 하늘에서 큰 기계 덩어리가 떨어졌다. 바로 1991년에 발사했던 미국 대기연구위성(UARS)이 지구로 떨어진 것이다.
뿐만 아니다. 10월 24일에는 블랙홀과 중성자 별을 탐사했던 독일 인공 위성 뢴트겐(ROSAT)이 떨어지기도 했다.
미국이나 유럽 항공우주국은 위성이 떨어지기 며칠 전부터 어떻게 움직이는지 추적해, 추락 날짜와 지역을 예상하는 데 힘을 기울였다. 다행히 이 위성들은 바다 한가운데 떨어져 사람에게 피해를 주지 않았다.
“대기연구위성이나 뢴트겐은 대기권을 통과하면서 수천 개 조각으로 깨졌어요. 지상까지 떨어질 정도로 큰 덩어리도 있었지만 대부분은 공기와 마찰해 다 타버렸죠.
우주 쓰레기는 굉장히 많이 떨어져요. 1년에 보통 300개 정도 떨어지는데, 그래도 올해는 유난히 적게 30개 정도 떨어졌답니다.”
우주 쓰레기, 정체를 밝혀라!
“그렇게 많이 떨어지면 그걸 맞은 사람도 제법 많겠군요! 에잇, 내가 아주 특별한 경험을 한 거라고 생각했는데….”
“뭐라고요? 여태까지 우주 쓰레기를 직접 맞은 사람은 거의 없어요. 그나마도 옆을 스친 정도라고요. 제대로 맞으면 큰일나요, 허들갑 군!”
우주 쓰레기도 한 때는 유용한 기계였다!
‘쓰레기’라고 부르지만 본래는 인공 위성이나 그 부품이다. 수명이 다해 가동을 멈춘 인공 위성이나 인공 위성을 궤도에 올려 놓는 것으로 역할을 다한 로켓의 잔해가 바로 우주 쓰레기다. 운석이나 다른 우주 쓰레기와 부딪혀 생긴 부품 조각들이나 우주 비행사가 실수로 떨어뜨린 장비 또한 이에 포함된다. 우주 쓰레기는 주로 관측용으로 사용하는 저궤도 위성 높이인 고도 800~1000㎞에 많이 있다. 이 위치에 수명을 다한 위성이 많기 때문이다. 미국 항공우주국은 10㎝보다 큰 우주 쓰레기가 1만 6000개 이상일 것으로 추정한다. 지금은 비교적 적은 양이지만 2040년이 되면 12만 7000개로 늘어날 것으로 예상하고 있다. 크기가 10㎝보다 작은 우주 쓰레기까지는 추적하기 어렵기 때문에 실제 우주에 떠도는 쓰레기는 어마어마한 셈이다.
우주 쓰레기는 어떻게 움직일까?
우주 공간에는 수많은 우주 쓰레기가 있지만 모두 땅으로 떨어지는 것은 아니다. 각각의 쓰레기는 고유 궤도를 가지고 지구 주변을 돌고 있기 때문이다. 그러나 오랜 시간이 지나면 중력에 의해 지구 쪽으로 천천히 끌려 들어와 궤도 반지름이 작아진다. 사용 중인 인공 위성은 스스로 궤도를 수정해 지구로 끌려오지 않고 원래 궤도를 유지하지만 우주 쓰레기는 다르다. 아주 오랜 시간에 걸쳐 천천히
대기권과 우주의 경계인 지상 200㎞ 높이까지 끌려온 후 대기권으로 들어오게 된다.
인공 위성은 어떻게 떠 있을까?
인공 위성이 지구 주변을 돌면 지구 바깥쪽으로 나가려는 힘인 원심력이 생겨요. 원심력과 중력이 평형을 이루고 있기 때문에 인공 위성이 지구로 추락하거나 우주 바깥으로 튕겨나가지 않는답니다.
중력에 의해 끌려 온 우주 쓰레기가 초속 7.5㎞ 보다 빠르면 대기권으로 들어 온다. 그러나 그보다 느릴 경우 공기 밀도가 높기 때문에 돌입하지 못하고 튕겨 나간다.
삐뽀삐뽀! 우주 쓰레기 경계령!
현재 우주 쓰레기를 수만 개로 추정하고 있지만, 전체 우주 공간을 따져보면 매우 적은 양이다. 그럼에도 불구하고 우주 쓰레기가 문제되는 이유는 굉장히 빠른 속도로 움직이기 때문이다. 예를 들어 초속 7㎞로 움직이는 야구공만한 우주 쓰레기는 투수가 강속구 2만 8000여 개를 한꺼번에 던지는 것과 같은 파괴력을 갖는다. 투수가 던진 야구공 한 개를 맞아도 크게 다치는 것을 생각해 보면 어머어마한 힘이 아닐 수 없다. 이 때문에 지난 6월 28일에는 우주 쓰레기가 국제우주정거장 가까이에 접근해 우주인들에게 긴급 대피령이 내려지기도 했다.
또 우주 쓰레기는 한 번 생기면 갑자기 늘어날 수 있다. 우주 쓰레기들이 인공 위성이나 우주선 조각과 부딪히면서 계속 파편이 생겨나기 때문이다. 이를 ‘케슬러 증후군’이라고 부른다. 과학자들은 파편이 계속 늘어난다면 결국 위성이 들어갈 공간조차 없어질 거라고 예상한다.
3㎜ 크기를 가진 우주 쓰레기가 우주왕복선 챌린저 호의 강화 유리 창문을 깨뜨렸다. 아주 작은 틈이라도 우주선의 안전에 큰 위협이 된다.
기상천외! 우주 쓰레기 처리법
“역시~, 다아라 박사님은 모르는 게 없으세요! 하지만 뭔가 해결책이 있어야 하는 것 아닌가요?”
“과학자들은 당연히 허들갑 군보다 똑똑하답니다. 인공 위성이 수명을 다하면 마지막 남은 연료를 사용해 의도한 경로로 움직이도록 해요. 지구 대기권으로 들어와 바다에 떨어지도록 한다고요. 2001년에 태평양으로 떨어진 러시아의 우주정거장 ‘미르 호’가 아주 좋은 예지요.”
“에이, 매우 상식적이잖아요. 그런데 다아라 박사님, 그런 방법 만으로는 이미 만들어진 우주 쓰레기를 해결할 수 없을 것 같은데요?”
“허들갑 군치고는 제법 논리적인 생각이군요. 과학자들은 우주 쓰레기를 처리하기 위해 열심히 연구하고 있어요. 미국에서는 우주 쓰레기를 파악하기 위해 아예 우주 쓰레기와 충돌하는 용도로 위성을 띄운 후 우주왕복선으로 가져와 연구하기도 했지요. 뭐, 현재로서는 연구 단계이긴 하지만 사람들은 아주 특이한 방법을 많이 생각했답니다.”
다아라 박사가 들려주는 우주 쓰레기 처리법
레이저 저격법
우주 쓰레기를 레이저로 쏴서 태우는 방법이다. 빠른 속도로 움직이는 우주 쓰레기를 따라가며 태우려면 레이저 장비를 싣는 비행기가 필요하다. 그러나 우주 쓰레기처럼 먼 곳에 있는 물체를 태울 정도로 강한 레이저 장비는 보잉 747기만큼 커야 실을 수 있다.
대형 풍선법
헬륨과 같은 특별한 기체를 풍선에 채워 우주 공간에 보낸 후 인공위성을 붙잡는 방법. 현재는 운행을 멈춘 인공 위성이 지상으로 떨어지기까지 수십 년이 걸린다. 원격 조종이 가능한 풍선을 보내 지구 대기권으로 끌어오면 시간을 줄일 수 있다.
우주 그물법
지름 1㎜의 가는 금속실로 짠 그물을 우주 공간에 보내 우주 쓰레기를 수거하는 방법이다. 가는 그물이 우주 쓰레기를 잔뜩 얽은 후에는 미리 충전한 전기를 이용해 자기장을 발생시켜 지구 자기장을 따라 돌아오게 한다.
전자기 사슬법
인공 위성을 제작 단계에서 전자기 사슬을 부착하는 방법이다. 인공 위성이 수명을 다하면 이 사슬이 작동하고 지구에 끌어당겨진다. 대형 풍선법과 마찬가지로 수십 년이 걸리는 일을 수 개월만에 끝낼 수 있다.
“이젠 잘 알았죠? 우주 쓰레기가 지상까지 도착한다고 해도 육지는 지구 면적의 30% 밖에 안돼요. 게다가 그 안에서도 사람이 사는 지역은 아주 좁다고요. 그래서 우주 쓰레기를 사람이 맞을 확률은 매우 낮아요. 이제 알았으면 어서 돌아가 머리에 새똥이나 좀 닦으세요.”
“뭐, 뭐라고요? 그럼 내가 맞은 게 새똥?”
허들갑은 부끄러움을 참지 못하고 뛰어나왔다. 그런 허들갑의 뒤에서 다아라 박사가 소리쳤다.
“새똥에는 요산이 들어있으니 깨끗이 감으세요! 그렇지 않아도 없는 머리, 더 벗겨질라~!”
