지난 2일 통제 불능 상태에 빠진 중국 우주정거장 '톈궁(天宮) 1호' 추락이 임박해지면서 추락 범위에 있던 나라에는 팽팽한 긴장감이 감돌았다. 우리나라도 거의 막판까지 최종 추락 예상 지역에 포함되면서 경계의 끈을 놓지 못했다.
톈궁1호는 큰 피해없이 남태평양 한가운데 떨어졌지만, 이번 소동으로 향후 우주물체가 가져올 위험에 대한 경각심은 더 커졌다.
전문가들은 최근 우주로 쏘아올린 발사체가 크게 늘면서 인공우주물체의 추락 위협이 더 커질 것으로 보고 있다.
◇ 우주물체로 인한 위험 갈수록 커져
현재 우주를 떠도는 우주물체의 총질량은 8000t을 넘어섰다. 우주물체 중 지름이 10cm 이상으로 추적이 가능한 것만 약 1만9000개에 이른다. 연구한 기관마다 다르지만 1cm 이상으로 범위를 넓히면 우주물체 숫자는 최소 50만~100만개로 추정된다.
지구 주변 궤도를 떠다니는 우주물체는 궤도속도를 지닌다. 이 궤도 속도는 궤도의 형태와 고도에 따라 달라지지만 원궤도의 경우 고도 500km에서 대략 초속 7.8km로 움직인다. 일반적으로 소총의 총알 발사 속도가 초속 1km에 미치지 못한다. 원궤도를 갖는 우주물체가 총알보다 약 8배 빠른 것이다. 속도가 8배라면 운동에너지는 64배나 된다.
이런 이유로 지구 궤도에서의 우주물체는 1cm 크기라 하더라도 운영중인 인공위성이나 국제우주정거장에 심각한 손상을 유발할 수 있다.
또 고도 500km 이내 대형 우주물체는 형상·무게에 따라 다르지만, 일반적으로 수년 내 지구로 추락한다. 매년 100회 정도 이런 인공 우주물체의 잔해가 지구로 떨어지고 있다.
지난 60여 년간 대기권 재진입과정에서 연소하지 않고 지상이나 바다에 추락한 인공우주 물체 파편의 질량은 약 5천400t에 달한다. 이 중 많은 분량은 스테인리스 스틸이나 티타늄 등 열에 강한 물질로 되어 있다. 앞으로 우주물체 충돌 및 추락에 의한 위험은 갈수록 커지는 것이 현실이다.
◇ 우주물체 추락 감시 까다로워…정밀 감시·추락 예보시스템 갖춰야연구기관들은 현재 관측을 통해 우주물체의 이동을 감시하고, 추락 위험을 예보하고 있다.
하지만 추락하는 우주물체의 속도가 초당 7km 정도로 빨라, 몇 분의 차이에도 추락궤도가 변경되므로 현재 기술로는 추락 1~2시간 전에야 정확한 추락 시점과 위치를 예측할 수 있다.
관측기기가 많을수록 우주물체를 보다 잘 감시할 수 있다. 우리나라 우주환경감시기관인 한국천문연구원도 몽골, 모로코, 이스라엘, 미국 등에 5개의 광학관측소를 구축해, 여기서 얻은 자료를 바탕으로 우주 위험에 대응하고 있다.
여기에 전자파를 이용하는 레이다 관측 장비를 갖추면 관측의 정밀도를 더 높일 수 있다는 게 천문연의 설명이다.
◇ 우주물체 처리 기술개발도 활발
최근에는 관측에서 한발 더 나아가, 부피가 큰 우주물체를 직접 수거하는 기술을 개발하려는 연구도 진행 중이다.
현재 가장 주목받는 기술은 로봇팔 활용이다. 유럽우주국(ESA)은 청소용 위성을 띄워 우주물체를 그물과 작살이 연결된 로봇팔로 수거하는 방법을 연구하고 있다. 이 위성은 우주물체를 끌어모은 다음엔 지구로 추락하면서 대기권에서 발생하는 약 3000℃의 마찰열에 불타 완전히 사라지도록 설계돼 있다.
미국 스탠퍼드대의 경우, 우주물체를 붙일 수 있는 로봇 집게를 개발해 작년 국제학술지 '사이언스 로보틱스'(Science Robotics)에 발표한 바 있다.
미국 콜로라도대학은 소형 위성에 끈끈이 풍선을 매달아 우주물체를 수거한 뒤 일정량을 채우면 풍선이 폭발해 대기권에서 소멸하는 방법을 제안했다. 일본우주항공연구개발기구(JAXA)는 위성에 자력(磁力)을 띤 긴 밧줄을 매달아 우주물체를 모으는 기술을 연구 중이다.
우리나라는 우주물체의 추락·충돌을 효과적으로 감시·예측하기 위한 우주 감시 레이더시스템 구축 방안 등을 모색하고 있다.