지구 궤도를 도는 위성은 몇 개입니까?

그 수가 빠르게 늘어나고 있어 문제다.

 

 

지구 주위를 도는 위성의 수는 기하급수적으로 늘어나고 있다.(이미지 출처: Shutterstock)

 

인간이 만든 위성은 한때 낮은 지구 궤도(LEO)에서 드물었고, 1950년대 우주 시대가 시작될 무렵에는 그 중 소수만이 지구 주위를 회전했습니다. 하지만 지금은 수천 개의 위성이 지구 주위를 맴돌고 있으며 , 더 많은 위성이 합류를 기다리고 있습니다.

그렇다면 정확한 숫자를 말하자면 얼마나 많은 위성이 지구 궤도를 돌고 있으며 가까운 미래에는 얼마나 많은 위성이 위성에 합류하게 될까요? 그리고 이러한 위성이 모두 우주에 전송되면 어떤 유형의 문제가 발생할 수 있습니까?

1957년 소련이 세계 최초의 인간이 만든 위성인 스푸트니크를 발사한 후 , 느리지만 꾸준한 위성 흐름이 LEO에 들어왔고, 2010년대까지 매년 10~60개의 위성이 발사되었다고 대학 물리학과 교수인 수프리야 차크라바티(Supriya Chakrabarti)는 말했습니다. 매사추세츠 로웰(Massachusetts Lowell)은 Live Science 자매 사이트인 Space.com 에 게시된 기사에서 썼습니다 . 그 이후로 그 비율은 급등하여 2020년에 LEO에 1,300개 이상의 새로운 위성이 발사되었고 2021년에는 1,400개 이상의 위성이 발사되었다고 Chakrabarti는 썼습니다.

UN의 우주 물체 지수(Outer Space Objects Index) 에 따르면 2021년 9월 현재 LEO에는 총 7,500개의 위성이 있었습니다 . 

지구에서 최대 2,000km에 달하는 지역인 LEO의 위성 수는 앞으로 수십 년 동안 기하급수적인 속도로 계속 증가할 것입니다. 그 이유는 민간 기업이 각각 수천 개의 개별 위성을 포함하는 자체 거대 별자리를 설정하고 있기 때문입니다. 이는 더 빠른 온라인 네트워크를 개발하고 기후 변화 모니터링과 같은 다양한 기타 서비스를 제공하는 데 사용될 것입니다 . 

브리티시 컬럼비아 대학의 천문학자인 Aaron Boley는 비용 절감으로 인해 이러한 활동 증가가 현재 일어나고 있다고 말했습니다. 발리는 라이브 사이언스에 

 

" 스페이스X, 원웹, 아마존 및 스타넷/GW( 중국 위성 네트워크)가 위성 프로그램의 모든 단계를 포함해 총 65,000개의 위성을 제안한 것을 알고 있습니다"

 

라고 말했습니다. 그리고 총 100,000개가 넘는 위성이 제안됐다고 그는 덧붙였다. 

2021년 10월 르완다는 320,000개 이상의 위성을 포함할 수 있는 시나몬(Cinnamon)이라는 자체 거대 별자리도 발표했습니다. 르완다 우주국의 트윗에 따르면 이 프로젝트가 언제 현실화될지는 불분명하지만 국가는 프로젝트 시작 허가를 요청했다고 합니다 .

그러나 발리가 공동으로 주도하고  사이언티픽 리포트 저널에 게재된 거대 별자리에 대한 2021년 5월 연구에서 강조된 것처럼 이러한 모든 새로운 위성에는 수많은 새로운 문제가 있습니다 .

볼리는

 

"우주 교통 관리 문제를 일으키고 우주 잔해의 확산을 악화시키며 천문학과 별 관찰을 방해하고 로켓 발사와 재진입이 대기 오염을 유발한다"

 

고 말했다.

 

"우리는 여전히 영향의 정도를 이해하려고 노력하고 있습니다."

 

우주 교통과 잔해 

 

앞으로 수십 년 동안 더 많은 위성이 궤도에 발사됨에 따라 충돌 횟수와 그에 따른 우주 잔해물이 급증할 가능성이 높습니다. LEO에는 이미 최소 1억 2,800만 개의 잔해가 있습니다. 런던 자연사 박물관에 따르면 그 중 약 34,000개가 4인치(10센티미터)를 넘으며 앞으로는 더 많아질 것이라고 합니다.

Boley는

 

"많은 위성의 안전한 작동이 주요 과제가 될 것"

 

이라고 말했습니다.

 

"상당한 우주 잔해물을 생성하는 특정 궤도에서의 사고는 광범위한 궤도에 영향을 미칠 가능성이 있습니다."

 

충돌이 우주 쓰레기의 유일한 원인은 아닙니다. 위성은 LEO의 강렬한 자외선 에 장기간 노출되면 고장날 수도 있다고 발리는 말했습니다. 우주 잔해는 다른 위성은 물론 다른 우주선에도 심각한 손상을 일으킬 가능성이 있습니다. 2021년 6월, 국제 우주 정거장은 파편 조각에 부딪혀 로봇 팔에 구멍이 생겼습니다. 운 좋게도 우주정거장과 내부의 우주비행사들은 큰 피해를 입지 않았다고 이전에 라이브 사이언스가 보도한 바 있습니다 .

결국, LEO에 있는 위성의 수는 LEO 주위에 우주 잔해물을 흩뿌리는 일련의 충돌로 이어져 새로운 로켓을 발사할 수 없게 될 수 있습니다. 이러한 가능성은 케슬러 증후군으로 알려져 있으며, 많은 천문학자들은 우주 쓰레기를 통제할 수 없다면 인류가 다중 행성 종이 되는 것을 막을 수 있다고 우려합니다.

케슬러 증후군의 모습에 대한 예술가의 인상.(이미지 출처: Shutterstock)

 

 

"케슬러 효과가 활성화되는 명확한 순간은 없을 것"이라고 발리는 말했습니다. "오히려 이물질 발생률과 이물질 제거율의 불균형으로 인한 점진적인 전환입니다." 그러나 케슬러 증후군이 지속되는 것을 피하기 위해서는 LEO에서 적극적인 잔해물 제거가 필요하다는 일부 증거가 이미 제시되어 있다고 그는 덧붙였습니다.

그러나 사이언티픽 아메리칸에 따르면 LEO에서 우주 잔해를 제거하는 것은 물류적으로 어려운 일이며 제거 방법에 대해 아직 합의된 바가 없다고 합니다 .  

출시 및 재진입 

우주 산업은 항공 산업과 같은 다른 산업에 비해 탄소 배출량이 훨씬 적습니다 . The Guardian 에 따르면 평균 로켓 발사는 220~330톤(200~300미터톤)의 탄소를 지구 대기로 방출합니다 . 비교하자면, 평균 장거리 상용 항공편은 승객당 약 2~3톤(1.8~2.7미터톤)의 탄소를 배출하며 매년  수천만 건의 항공편이 운항됩니다.

그러나 The Guardian에 따르면 위성 발사에 필요한 로켓에 대한 높은 수요가 증가함에 따라 로켓 발사로 인한 탄소 배출량이 연간 5.6% 증가했습니다. 

환경 문제를 일으키는 것은 위성 발사만이 아닙니다. 인공위성은 결국 궤도를 벗어나 지구 대기권에 다시 진입하면서 화학 물질을 대기 중으로 방출한다고 Boley는 말했습니다. 

거대 별자리에 대한 Boley의 연구에 따르면 미래에는 위성 재진입으로 인해 운석 보다 알루미늄 과 같은 특정 원소가 지구 대기에 더 많이 쌓일 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다 . 과학자들은 이것이 어떤 잠재적인 영향을 미칠 수 있는지 확신하지 못하지만, 오존층 에 구멍을 낸 에어로졸에서 염화불화탄소(CFC)가 방출되는 등 인간이 초래한 대기 화학적 변화는 좋게 끝나지 않는 경향이 있습니다.

게다가 위성이 대기권에 다시 진입하면 지상에 심각한 피해를 입힐 수도 있습니다. 그러나 현대 위성은 재진입 시 더 작은 조각으로 부서지도록 설계되어 있어 표면에 도달하는 물질의 양이 적습니다. 그리고 일반적으로 떨어지는 우주 쓰레기는 지구 표면의 약 71%를 덮고 있는 물에 떨어집니다. 

 

빛 공해 

 

미래에는 증가된 위성 활동을 지구에서 명확하게 볼 수 있을 것입니다. 금속 물체는 거울처럼 작용하여 지구 표면을 향해 빛을 반사하며, 그 수에 따라 밤하늘에 대한 우리의 시각이 크게 바뀔 것입니다. 

Boley가 공동 집필하고 2021년 9월 arXiv 데이터베이스에 게시되고 The Astronomical Journal에 제출된 빛 공해에 관한 연구에서는 미래 에 밤하늘의 빛 중 최대 8%가 위성에서 나올 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 연구는 또한 브리티시 컬럼비아와 파타고니아와 같이 북위와 남위 50도 근처의 장소가 제안된 위성의 궤도로 인해 다른 위치보다 위성 빛 공해에 의해 더 심각한 영향을 받을 수 있음을 발견했습니다.

위성은 지구를 향해 빛을 반사시켜 우리가 밤하늘을 보는 방식을 바꿀 수 있습니다.(이미지 출처: Shutterstock)

 

공동 저자이자 토론토 스카버러 대학의 천문학자인 한노 레인(Hanno Rein)은 성명에서 

 

“이것은 하늘에 대한 우리의 시각에 대한 근본적인 변화이므로 더 많은 조사가 필요하다”

 

고 말했습니다 .

 

"누구나 경험하게 될 것입니다." 

 

볼리는 미래에는 하늘에 있는 10개의 별 중 1개가 실제로 위성이 될 수 있으며, 이는

 

"계속해서 하늘을 재배치하게 될"

 

것이라고 말했습니다.위성은 아마추어 별 관측뿐만 아니라 전문 천문학자의 관측에도 방해가 됩니다. Boley는

 

"일부 천문학 연구에서는 중간 정도의 영향만 볼 수 있지만 광역 조사에 대한 영향은 상당할 수 있습니다"

 

라고 말했습니다.

균형 찾기  

LEO에 탑재될 것으로 예상되는 위성의 비율은 지속 불가능하다는 것은 분명하지만 위성은 우리에게 중요한 서비스도 제공합니다. Boley는

 

"우리는 위성과 깊이 연결되어 있습니다"

 

라고 말했습니다.

 

"위성은 공급망, 금융 거래, 기상 모니터링, 기후 과학, 글로벌 통신, 수색 및 구조에서 중요한 역할을 합니다."

 

따라서 우리는 이점과 영향의 균형을 맞출 수 있는 방법을 찾아야 한다고 Boley는 말했습니다.

볼리는

 

"위성 발사를 완전히 중단하는 것은 효과가 없을 것이라고 생각한다"

 

고 말했다.

 

"그러나 더 나은 국제 규정이 마련될 때까지 상황을 늦추고 10만 개의 위성 배치를 연기하는 것이 현명할 것입니다."