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- 2024년 한 해에만 지구 궤도에서 3천 개가 넘는 새로운 쓰레기가 생성
- 2025년 5월에는 소련의 금성 탐사선 코스모스 482의 거대한 핵이 바다에 떨어져
- 많은 위성과 기타 물체들이 현재 500~600km 고도에 집중
- ESA는 폐기된 위성과 탐사선의 체류 기간을 5년으로 제한하기로 결정
- 궤도 폐기 지침 강화는 현재 ESA 임무에만 구속력. 미,중국이 규칙 준수할지는 의문

우주 쓰레기: 한계를 넘어섰는가?
지구 궤도에서의 충돌, 붕괴, 그리고 근사 충돌이 계속 증가하고 있다.

유럽우주국(ESA)은 지구 궤도가 점점 더 혼잡해지고 있으며 충돌 위험이 증가하고 있다고 경고한다. 최근 ESA 보고서에 따르면 2024년 한 해에만 지구 궤도에서 3천 개가 넘는 새로운 쓰레기가 생성되었고, 1천200개의 대형 물체가 대기권에 진입했다. ESA의 우주환경지수(Space Environment Index)에 따르면 지구 근처 우주의 상태는 이미 적색 영역에 있으며, 발사 및 물체의 수는 계속 증가하고 있다. 문제는 기존 지침이 충분히 엄격하지 않다는 점이며, 모든 사람이 이를 준수하는 것은 아니라는 것이다. 

▲ 지구 궤도는 점점 더 혼잡해지고 있으며 충돌 위험도 증가하고 있다. © ESA 동영산 스냅샷

지구 근처 우주가 혼잡해지고 있다. 이미 수천 개의 위성이 지구 궤도를 돌고 있으며, 거의 매일 새로운 물체가 추가되고 있다. 특히 메가 위성군 확장, 로켓 시험, 그리고 새로운 소형 위성들이 저궤도 지구 궤도를 더욱 혼잡하게 만들고 있다. 이로 인해 우주 쓰레기의 양도 증가한다. 로켓 부품, 결함 있는 위성, 그리고 과거 충돌 잔해의 수가 빠르게 증가하고 있으며, 모든 운영사와 우주 기관이 "폐기 규정"을 준수하는 것은 아니다.

로켓 발사 신기록

유럽 우주국(ESA)의 최근 보고서는 지구 궤도의 현재 상황과 우주 쓰레기 문제의 규모를 보여준다. 보고서에 따르면, 로켓 발사 횟수와 궤도 탑재량은 2024년에 새로운 기록을 세웠다. ESA는 "질량과 면적 측면에서 궤도 수송은 역대 최고치를 기록했다"고 밝혔다. 특히 많은 위성과 기타 물체들이 현재 500~600km 고도에 집중되어 있다.

 

▲ 지난 10년 동안 지구 궤도로 발사된 물체의 수는 기하급수적으로 증가했다. © ESa

이는 충돌 위험을 증가시키며, 특히 결함이 있거나 폐기된 위성과의 충돌 위험이 커진다. 로켓 부품과 위성의 분해 또한 궤도상의 우주 쓰레기 양을 계속 증가시키고 있다. ESA는 "문제는 심각하다. 새로운 물체가 발생할 때마다 누적 위험이 커지며, 오늘날의 충돌 및 파편화 현상은 수십 년 동안 지속될 수 있는 결과를 초래한다"고 밝혔다. "대형 위성 군집 시대는 이 문제를 더욱 가속화했다.”

1년에 3천 개의 새로운 파편 발생

구체적으로, 데이터에 따르면 궤도상의 물체는 평균적으로 1년에 10.5회 예기치 않게 파편화된다. 2024년에만 이러한 사건으로 3천 개가 넘는 새로운 파편이 발생했는데, 이는 관측을 통해 감지된 파편에 불과하다. 문제는 궤도상의 파편이 많을수록 새로운 충돌 위험이 커지고, 이로 인해 새로운 파편이 연쇄적으로 방출된다는 것이다.

ESA의 현재 예측에 따르면, 파편 밀도가 이미 너무 높아 추가 충돌을 더 막을 수 없다. ESA는 "지금부터 로켓 발사를 완전히 중단하더라도 충돌 파편으로 인해 우주 쓰레기가 더욱 증가할 것"이라고 밝혔다. 우주 탐사의 현재 추세가 지속된다면 충돌은 기하급수적으로 증가할 수도 있다.
동시에 점점 더 많은 위성, 로켓 부품, 그리고 기타 대형 우주 쓰레기들이 지구 대기권에 재진입하고 있다. 2024년에 유럽우주국(ESA)은 온전한 대형 탑재체의 재진입을 1천200건 이상 기록했다. 이러한 물체들이 항상 완전히 타버리는 것은 아니다. 예를 들어, 2024년 3월에는 국제 우주 정거장(ISS)에서 폐기된 배터리 팩의 잔해가 지구로 떨어졌고, 2025년 5월에는 소련의 금성 탐사선 코스모스 482의 거대한 핵이 바다에 떨어졌다. 더욱이 대기권에서 타더라도 금속 입자 형태의 흔적이 남는다.
지침이 부족하며, 모두가 이를 따르고 있지 않아

문제:
우주 개발국들은 우주 쓰레기에 대해 최소한의 합의에 도달했지만, 이 규칙에 따르면 폐기되거나 결함이 있는 위성은 대기에서 소각되기 전까지 25년 이상 지구 저궤도에 머물러서는 안 된다. ESA는 "하지만 지난 10년 동안 운용 수명이 다한 탑재체의 40~70%만이 이 25년 규칙을 준수하고 있다"고 밝혔다. 1톤이 넘는 대형 쓰레기 중에서는 현재 궤도에 있는 쓰레기의 52%만이 궤도에 있다.
ESA 보고서는 "현재의 우주 쓰레기 처리 수준은 지구 근처 우주의 장기적인 안전한 사용을 보장하기에 불충분하다"며 "전 세계적으로 더 엄격한 조치를 시행해야 한다는 공감대가 커지고 있다"고 결론을 맺었다. 따라서 ESA는 폐기된 위성과 탐사선의 체류 기간을 5년으로 제한하기로 결정했다. 재진입 전 누적 충돌 확률 또한 1/1000 미만으로 낮추어야 한다.

그러나 이러한 궤도 폐기 지침 강화는 현재 ESA 임무에만 구속력이 있다. 미국과 중국이 이러한 규칙을 준수할지는 의문이다.

우주 임무 "환경 지수“

유럽우주국(ESA)은 지구 궤도 상태와 우주 탐사의 위험성을 명확히 하기 위해 궤도 임무에 대한 새로운 지수를 개발했다. ESA의 우주 쓰레기 전문가 스틴 레멘스(Stijn Lemmens)는 "이 지수는 우주 활동의 결과를 더욱 구체적으로 보여주기 위해 고안되었다"고 설명했다. 이 지수는 임무의 크기, 수명, 기동성, 폭발 위험, 파편화 위험 등의 요소를 기반으로 지구 궤도의 잠재적 "오염" 정도를 평가한다.

▲ 향후 200년간의 충돌 위험 예측 © ESA

지구의 전자 장치와 마찬가지로 각 우주 임무에는 위험 수준이 부여될 수 있다. 예를 들어 "A" 또는 "1"은 우주 쓰레기 및 충돌 위험이 낮은 지속 가능한 임무를 나타낸다. 숫자가 높을수록 우주 환경에 부정적인 영향을 미치는 임무를 나타낸다.

그러나 현재 지구 궤도를 도는 모든 위성과 탐사선을 고려하면, ESA의 보고처럼 상황은 결코 긍정적이지 않다. ESA는 "현재 궤도 건강 지수는 4로, 지속 가능한 우주 비행의 기준을 훨씬 웃돌고 있다"며 "따라서 우리는 우주에서의 미래를 보호하기 위해 더 많은 노력을 기울여야 한다"고 강조했다.
출처: 유럽 우주국(ESA)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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