최근 우주 쓰레기의 궤적을 더 정확히 파악할 수 있는 기술이 공개됐다. 1월 22일 벤저민 페르난도 미국 존스홉킨스대 지구행성학과 연구원이 이끈 국제 공동연구팀은 지진계로 우주 쓰레기의 궤적을 파악한 연구를 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. doi: 10.1126/science.adz4676
2025년 1월 기준, 유럽우주국(ESA)에 따르면 폭이 1cm 이상인 우주 쓰레기 약 120만 개가 지구 궤도를 돌고 있다. 우주 쓰레기가 지구로 추락하면 사람과 충돌하거나 독성 물질이 지표에 퍼질 위험이 있다. 미국 우주 사령부는 레이더로 우주 쓰레기의 궤적을 추적하지만, 우주 쓰레기는 음속보다 빨라 위치를 추적하기 어렵다.
연구팀은 우주 쓰레기가 음속보다 수십 배 빠르게 지구 대기를 통과할 때 발생하는 ‘충격파’에 주목했다. 이때 발생한 충격파가 땅까지 전달되면 지표면도 진동한다. 이 진동을 지진계로 측정하고, 역으로 계산해 우주 쓰레기가 만든 충격파의 근원을 추적한다는 발상이다.
연구팀이 예시로 분석한 사례는 2024년 4월 2일 수명을 다하고 지구로 추락한 중국의 우주선 선저우 15호다. 연구팀은 미국 캘리포니아 지진 관측소 124곳과 네바다 지진 관측소 1곳의 지진계 기록을 수집해 선저우 15호 모듈 추락 당시 충격파가 기록된 시점을 파악했다. 다음으로, 관측소 중 충격파가 가장 빠르게 도달한 지점들을 연결했다. 충격파는 음속보다 빠르게 추락한 우주선 모듈보다 느리게 퍼지기 때문에, 모듈의 궤적과 가장 가까운 관측소에 충격파도 가장 먼저 기록된다. 충격파의 고도는 충격파의 파형을 통해 계산했다. 연구팀은 충격파가 지표면에 부딪힌 방향과 각도를 파악해 충격파가 시작된 지점을 역으로 추적한 것이다.
이들은 마지막으로 충격파가 같은 시간에 지표면에 도달한 지점들을 이어 모듈의 이동 속도를 계산했다. 모듈이 이동하면서 연이어 발생한 충격파는 원뿔의 형태로 퍼지는데, 이 원뿔이 동시에 도달한 지면을 이어 충격파 원뿔의 기울기를 구하면 모듈이 얼마나 빠른 속도로 이동하며 충격파를 발생시켰는지 역산할 수 있다.
계산 결과, 선저우 15호 모듈은 서경 119도, 고도 80~150km 부근을 음속의 25~30배(초속 약 7.8km) 속도로 지났다. 미국 우주 사령부가 예측한 궤적보다 약 28km만큼 남쪽으로 치우친 경로였다. 페르난도 연구원은 “지진계로 우주 쓰레기가 이동한 궤적을 이전보다 정확히 알아내 우주쓰레기가 떨어질 지점을 알아낼 뿐 아니라 이미 지표면으로 떨어진 독성 물질을 신속하게 찾아내 환경오염을 줄일 수 있다”고 보도자료에 밝혔다.
