태양활동 영향으로 인공위성 급강하 위험
태양활동 영향으로 인공위성 급강하 위험
  • 김정은 기자
  • 승인 2022.06.28 10:49
  • 댓글 0
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ⓒ 데일리포스트=이미지 출처/Unsplash

ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ태양에서는 종종 '태양 플레어(태양 폭발, Solar flare)' 등의 활동이 일어나고 있으며 이로 인해 전자파나 입자선 등이 지구 근방으로 방출되는 '태양 폭풍(Solar storm)'이 발생하기도 한다. 

태양에서 분출된 플라즈마는 플러스 전하를 가진 양자와 마이너스 전하를 가진 전자의 덩어리다. 플라즈마 덩어리가 지구에 도달하면 지구를 둘러싼 자기장과 상호작용을 해 오로라와 같은 아름다운 자연 현상을 일으키지만 더 강해지면 지구상의 전기 시스템에도 막대한 영향을 미친다. 

이런 가운데 최근 태양 활동이 활발해지면서 지구를 도는 인공위성이 빠른 속도로 지구를 향해 추락하는 등 다양한 영향이 나타나고 있다고 우주 전문매체 스페이스(Space)가 보도했다. 

실제로 유럽우주국(ESA)이 2013년 발사한 관측위성 '스웜(SWARM)'을 구성하는 3기의 인공위성이 기존의 10배에 달하는 비정상적 속도로 지구를 향해 강하하고 있다. 

안야 스트롬(Anja Stromme) ESA 스웜 미션 매니저는 "지난 5~6년 사이 스웜 인공위성은 연간 약 2.5km의 속도로 떨어졌다. 그런데 2021년 12월 이후 인공위성은 사실상의 '다이빙' 상태라고 볼 수 있다. 2021년 12월~2022년 4월까지 강하율은 연간 약 20km 수준이 될 것"이라고 언급했다. 

지구 고도 100km에 있는 '카르마 라인'을 넘으면 지구의 대기권 밖, 즉 우주 공간으로 정의되지만 일부 대기저항이 인공위성에 영향을 주기 때문에 지구 근처를 도는 인공위성은 서서히 지구로 내려가게 된다. 이에 국제우주정거장(ISS) 등 수년 이상에 걸쳐 운용되는 인공위성은 정기적으로 고도를 상승시킬 필요가 있다.  

스웜은 ISS보다 약 30km 높은 고도 430km 궤도에 2기, 그보다 높은 고도 515km 지점에 1기 등 총 3기로 구성되어 있다. 지난해 12월 이후의 급강하로 고도 430km 지점을 도는 2기가 매우 불안정한 상태였기 때문에 ESA는 지난 5월 고도 상승 작업을 진행했다. 

ⓒ 데일리포스트=이미지 출처/Unsplash

인공위성에 대한 대기저항의 증가는 태양활동에 의해 뿜어져 나오는 플라즈마인 태양풍의 양에 따라 좌우되며 태양풍은 약 11년의 태양활동 주기에 따라 증감을 보인다. 2019년 12월에 종료된 지난 태양활동주기는 흑점 수도 적어 활동이 안정적인 편이었지만 2021년 가을 이후에는 태양 활동이 한층 활발해지고 있다.

스트롬 매니저는 "태양풍과 상호작용하는 대기 상층에서는 아직 충분히 이해되지 않은 복잡한 물리현상이 많이 있다 이러한 상호작용으로 밀도 높은 공기가 보다 고도로 이동한다"며 "공기의 밀도가 높을수록 인공위성에 대한 항력은 강해지며, 이는 마치 바람 방향과 반대로 달리는 것과 같다"고 설명했다.

태양의 영향권 내에 있는 인공위성은 스웜만이 아니다. 일론 머스크가 이끄는 우주개발기업 스페이스X는 2022년 2월 위성인터넷 스타링크의 인공위성 38기가 대기권에 재진입하는 사태를 겪었다. 

스타링크 인공위성은 지상 350km라는 낮은 궤도로 발사된 뒤 탑재된 추진장치를 통해 운용궤도인 고도 550km 지점까지 상승하는 구조로 되어 있다. 하지만 당시 발사에서는 2월 4일 발생한 자기폭풍의 영향으로 대기저항이 평소보다 약 50% 증가해 인공위성이 제대로 상승하지 못하고 대기권으로 재진입한 것이다. 

2021년 태양활동은 많은 전문가의 예측보다 활발했지만 아직 절정은 아니다. 영국 사우샘프턴대 물리학 교수인 휴 루이스(Hugh Lewis)는 "태양활동은 공식 예측치보다 훨씬 활발했다. 현재 활동은 이미 태양활동 주기의 정점으로 예측된 수준에 근접해 있지만 실제 태양활동의 정점은 2~3년 후에 도래할 것으로 추정된다"고 밝혔다. 

ⓒ 데일리포스트=이미지 출처/Pixabay

한편, 태양활동 증가는 인공위성 운영자에게 골치 아픈 문제지만 지구 근방 우주쓰레기의 대기권 진입을 앞당기고 우주 공간이 깨끗해진다는 이점도 존재한다. 루이스 교수는 "일반적으로 태양활동 증가로 인한 대기저항의 영향은 우주쓰레기가 궤도에 존재하는 기간을 단축하고 유용한 청소 서비스를 제공할 수 있다"고 언급했다.

반면 우주쓰레기의 고도가 한꺼번에 떨어져 더 낮은 궤도를 도는 인공위성에 비처럼 쏟아질 수 있다는 우려도 나온다. 이 경우에는 우주쓰레기와의 충돌 위험이 더 높아지기 때문에 잠재적으로 위험한 상태가 될 수 있다. 



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