우주 뒷마당 청소하기

우주쓰레기란 인간이 만든 물질 중 버려진 채 지구 궤도를 도는 막대한 양의 물체를 말합니다. 이러한 물체에는 오래된 위성, 수명이 다한 로켓 단계, 충돌로 인한 파편, 심지어 작은 페인트 조각까지 포함됩니다. 지난 수십 년 동안 우주 탐사와 위성 배치가 증가함에 따라 이러한 잔해도 축적되었습니다. 현재, 더 큰 잔해부터 너무 작아 추적할 수 없는 작은 파편까지 수백만 개의 우주 쓰레기 조각이 있는 것으로 추정됩니다. NASA는 이들 물체 중 약 23,000개가 소프트볼 크기 이상인 것으로 추정합니다.

우주 쓰레기의 존재는 여러 가지 이유로 심각한 문제를 야기합니다. 첫째, 잔해의 양이 너무 많아 우주에서 충돌이 발생할 가능성이 높아집니다. 이러한 충돌은 더 많은 잔해를 생성하여 문제를 악화시키고 케슬러 증후군으로 알려진 계단식 효과를 생성할 수 있습니다. 충돌이 발생할 때마다 추가 충돌과 그에 따른 기능성 위성 또는 우주선의 파괴 위험이 증가하여 유인 및 무인 임무 모두에 심각한 위협이 됩니다. 우주 쓰레기의 존재는 또한 급속히 줄어들고 있는 새로운 위성을 위한 남은 궤도 주차 공간의 수를 제한합니다.

하지만 이 잔해를 청소하는 것은 큰 도전입니다. 대부분의 물질은 시속 수천 마일의 속도로 이동하므로 매우 작은 입자라도 접촉하면 매우 위험할 수 있습니다. 콜로라도 대학교 볼더(University of Colorado Boulder)의 연구원들은 이 까다로운 문제를 해결하려는 최근 제안을 SF 소설의 한 페이지에서 발췌했습니다. 그들은 물리적으로 접촉하지 않고도 물체를 밀거나 당길 수 있는 일종의 트랙터 빔을 설명했습니다. Starship Enterprise의 트랙터 빔만큼 강력하거나 빠르지는 않지만 어딘가에서 시작해야 합니다.

이 혁신의 이면에 있는 기술은 공상 과학 소설의 중력 광선만큼 정교하지는 않지만 오히려 빠르게 움직이는 아르곤 이온 전류를 생성할 수 있는 이온 총에 의존합니다. 이 이온 흐름으로 우주 쓰레기를 폭파하면 음전하를 부여하는 동시에 이온 총을 장착한 차량을 더욱 양전하로 만듭니다. 이러한 서로 다른 전하는 머리에 풍선을 문지르면 발생하는 것과 본질적으로 동일한 정전기 효과를 활용하여 시간이 지남에 따라 물체가 서로를 향해 움직이게 합니다.

우주의 조건은 분명히 여기 지구와 많이 다르기 때문에 팀은 방법을 테스트하기 위해 플라즈마와 우주선 사이의 상호 작용을 위한 정전기 충전 실험실(ECLIPS)이라고 부르는 진공 챔버를 구축해야 했습니다. ECLIPS 내부에서는 궤도 고도에서 지구를 둘러싸고 있는 얇은 자유 전자 가스와 플라즈마를 시뮬레이션할 수 있습니다. 이러한 현실적인 환경을 이용하여 그들은 잔해 조각을 도입할 수 있었고, 우주에서도 동일한 효과가 나타날 것이라는 기대를 가지고 이온 총이 잔해를 끌어당길 수 있음을 확인할 수 있었습니다.

그러나 이는 느린 과정이 될 것입니다. ECLIPS에서 수행된 실험 결과와 일련의 컴퓨터 시뮬레이션을 바탕으로 트랙터 빔은 2~3개월 내에 몇 톤 무게의 위성을 약 200마일까지 끌어당길 수 있는 것으로 추정되었습니다. 그다지 인상적이지는 않을 수도 있지만, 새로운 위성을 위한 매우 귀중한 공간을 안전하게 확보하는 데는 충분합니다. 그러한 가비지 수집기 중 하나를 여러 번 재사용하여 결국 하늘의 넓은 부분을 청소할 수 있다는 점에 유의하는 것도 중요합니다.

그러나 시뮬레이션과 테스트베드는 현실이 아니기 때문에 팀은 트랙터 빔을 실제 세계에 배포하기 전에 아직 해야 할 일이 많습니다. 우선, 파편은 종종 궤도에서 격렬하게 굴러다니기 때문에 붙잡기가 어렵습니다. 연구원들은 트랙터 빔을 사용하여 이러한 물체를 끌어당기기 전에 안정화할 수 있다고 믿으며, 이를 통해 이 문제를 해결할 수 있지만 아직 테스트되지 않았습니다. 또한 이러한 트랙터 빔의 배치와 포획된 쓰레기를 어떻게 처리해야 하는지에 대해 아직 답변해야 할 질문이 많이 있습니다. 그러나 조금만 더 노력하면 지구 주변의 공간은 미래에 인공위성과 다른 우주선이 머물기에 더 좋은 장소가 될 수 있습니다.