떨어지는 우주 쓰레기에 부딪힐 위험은 무엇입니까?

위성의 여행이 끝나면 일반적으로 지구로 불 같은 하강이 발생합니다. 그 어느 때보다 더 많은 공간에서 그들이 착륙할 장소와 시간을 예측하는 것은 시급한 과제가 될 것입니다. 올해 초, 예상치 못한 장소에서 지구로 돌진하는 우주 쓰레기의 두 가지 개별 사건이 있었습니다.

중국 장정 5B 로켓이 말레이시아 상공에 통제되지 않은 재진입을 한 후 7월 호주 뉴사우스웨일즈 지역에서 일부 우주선 부품 이 발견되었다는 보고가 신속하게 이루어졌습니다 . 현재는 SpaceX Crew-1 임무에서 나온 것으로 확인되었습니다.

우주 산업이 성장함에 따라 그러한 사고가 더 자주 발생하고 위험을 초래할 수 있다고 말하는 것이 안전합니다. 그러나 정확히 얼마나 많은 위험이 있습니까?

우주 쓰레기는 더 이상 필요하지 않은 우주 시스템의 남은 구성 요소를 말합니다. 수명이 다한 인공위성(예: 국제 우주 정거장은 2031년에 수명이 다한 위성일 수 있음 ) 또는 목적을 달성하고 폐기된 로켓 시스템의 일부일 수 있습니다.

지금까지 중국은 3개의 장정 5B 로켓을 발사했으며 각각은 의도적으로 통제되지 않은 궤도에 남겨졌습니다. 이것은 그들이 어디에 착륙할지 알 수 있는 방법이 없다는 것을 의미합니다.

호주의 Snowy Mountains에서 발견된 SpaceX 잔해의 경우 SpaceX는 통제된 방식으로 로켓 부품의 궤도를 이탈하고 지구 대기로 재진입할 때 타도록 다른 구성 요소를 설계합니다. 그러나 최신 뉴스에서 알 수 있듯이 이러한 일이 항상 계획대로 진행되는 것은 아닙니다.

그렇다면 우주 쓰레기는 실제로 얼마나 위험한가?

글쎄, 우리가 아는 한 단 한 사람만이 그것에 맞았습니다. 미국 오클라호마 털사에 거주하는 Lottie Williams 는 1997년에 어깨에 무사한 상처를 입었습니다. 그것은 그녀의 손만한 크기였으며 Delta II 로켓에서 나온 것으로 생각되었습니다. 그녀는 그것을 주워 집으로 가져가 다음날 당국에 신고했습니다.

그러나 점점 더 많은 물체가 우주로 들어갔다가 다시 내려오면서 사람이나 물건에 부딪힐 가능성이 높아집니다. 이것은 장정 5B와 같은 크고 통제되지 않는 물체에 특히 해당됩니다.

2014년에는 브라질 살리노폴리스 인근에 대형 우주쓰레기가 떨어졌다.  파편에는 영국 우주국과 유럽 위성 회사의 로고가 있습니다(제공: Getty Images)

이 로켓 모델이 발사된 세 번 중 첫 번째는 2020년 5월 11일에 재진입했으며 구성 요소는 코트디부아르의 두 마을에 착륙했고 두 번째는 2021년 5월 9일 몰디브 근처에서 재진입했습니다. 올해 인도네시아와 말레이시아 상공에 재진입했으며 파편이 이 섬 주변에 상륙했습니다.

 

그래서 내가 걱정해야합니까?

 

우주 쓰레기가 누군가를 때릴 가능성에 대한 다양한 추정치가 있지만 대부분은 10,000분의 1 범위 입니다. 이것은 전 세계 어디에서나 사람이 맞을 확률입니다. 그러나 특정 사람(예: 당신 또는 나)이 공격을 받을 확률은 1조 분의 1 입니다.

이러한 추정치 뒤에는 몇 가지 요인이 있지만 지금은 한 가지 핵심 요인에만 집중해 보겠습니다. 아래 이미지는 최근 장정 5B-Y3 로켓이 마지막 24시간 동안 추적한 궤도 경로와 빨간색으로 표시된 재진입 위치를 보여줍니다.

보시다시피 로켓은 상당한 시간 동안 육지 위를 공전합니다.

통제되지 않은 궤도에 있는 물체가 지구 대기권에 다시 들어갈 위치를 예측하는 것은 매우 어려울 수 있습니다.

특히, 이러한 궤도에서 차량은 지상에서 약 20%의 시간을 보냅니다. 광범위한 추정에 따르면 토지의 20%는 사람이 거주하고 있으며, 이는 사람이 거주하는 지역에서 장정 5B 재진입이 발생할 확률이 4%임을 의미합니다.

이것은 꽤 높게 보일 수 있습니다. 그러나 실제로 사람이 거주하는 '사람이 거주하는 땅'이 어느 정도인지를 고려하면 부상이나 사망의 가능성이 훨씬 줄어듭니다.

반면에 재산 피해의 가능성은 더 높습니다. 장정 5B의 주어진 재진입에 대해 1%만큼 높을 수 있습니다.

또한 우주 쓰레기로 인한 전반적인 위험은 발사되고 대기로 재진입하는 물체의 수가 증가함에 따라 증가합니다. 전 세계 기업 및 우주 기관의 현재 계획에는 훨씬 더 많은 발사가 포함됩니다.

중국의 톈궁 우주정거장은 2022년 말 완공될 예정이다 . 그리고 한국은 최근 일본, 러시아, 인도, 아랍에미리트 와 함께 우주 부문을 확장할 계획으로 1톤보다 무거운 위성 탑재체를 발사한 7번째 국가가 되었습니다 .

공격을 받을 가능성은 매우 높을 것입니다.

 

우리는 어떻게 준비할 수 있습니까?

 

두 가지 질문이 떠오릅니다. 파편 재진입을 예측할 수 있습니까? 그리고 위험을 줄이기 위해 무엇을 할 수 있습니까?

예측부터 시작하겠습니다. 통제되지 않은 궤도에 있는 물체가 지구 대기권에 재진입할 위치를 예측하는 것은 매우 어려울 수 있습니다. 경험에 따르면 예상 재진입 시간의 불확실성은 남은 궤도 시간의 10%에서 20% 사이입니다.

이것은 10시간 후에 예측된 재진입 시간을 가진 개체가 약 1시간의 불확실성 여유를 갖게 된다는 것을 의미합니다. 따라서 물체가 60-90분마다 지구 주위를 도는 경우 거의 모든 곳으로 들어갈 수 있습니다.

이러한 불확실성 마진을 개선하는 것은 큰 도전이며 상당한 양의 연구가 필요합니다. 그렇다 하더라도 물체의 재진입 위치를 1,000km(621마일) 범위 내에서보다 더 정확하게 예측할 수 없을 것입니다.

 

위험을 줄이는 방법

 

위험을 줄이는 것은 어려운 일이지만 몇 가지 옵션이 있습니다.

첫째, 지구 궤도로 발사된 모든 물체는 사람이 살지 않는 지역으로 안전한 궤도 이탈 계획이 있어야 합니다. 이것은 일반적으로 "우주선 묘지"라고도 알려진 SPOUA(남태평양 무인 지역)입니다.

재진입 시 완전히 분해되도록 구성 요소를 신중하게 설계하는 옵션도 있습니다. 상층 대기에 도달할 때 모든 것이 타버린다면 더 이상 심각한 위험은 없을 것입니다.

UN 의 우주 활동의 장기 지속 가능성 지침 과 같이 우주 쓰레기 위험 최소화를 요구하는 지침이 이미 있지만 이에 대한 메커니즘은 지정되지 않았습니다.

또한 이러한 지침은 국제적으로 어떻게 적용되며 누가 시행할 수 있습니까? 그러한 질문은 답이 없는 상태로 남아 있습니다.

요약하자면, 우주 쓰레기에 부딪힐까 걱정해야 합니까? 지금은 아닙니다. 우주 쓰레기에 대한 추가 연구가 미래에 중요합니까? 전적으로.

 

우주 쓰레기: 충돌 위험

모니카 그래디

오픈 대학교 행성 및 우주 과학 교수

하늘에서 떨어지는 우주 쓰레기에 의해 누군가가 죽을 확률은 터무니없이 작아 보일 수 있습니다. 그러나 우리가 점점 더 많은 수의 위성, 로켓 및 탐사선을 우주로 발사하고 있다는 점을 감안할 때 위험을 더 심각하게 받아들일 필요가 있습니까?

네이처 천문학(Nature Astronomy)에 발표된 한 연구에서는 향후 10년 동안 로켓 부품의 낙하로 인한 인과 관계 의 가능성을 추정 했습니다 .

이 연구는 로켓 발사 및 위성과 관련된 사용된 로켓 단계와 같은 인공 우주 쓰레기의 통제되지 않은 도착을 조사했습니다. 우주에서 로켓 부품의 경사와 궤도, 그 아래 인구 밀도에 대한 수학적 모델링과 30년치의 과거 위성 데이터를 사용하여 저자는 로켓 파편과 다른 우주 쓰레기 조각이 지구로 떨어질 때 어디에 착륙하는지 추정했습니다. .

그들은 향후 10년 동안 부품이 다시 들어갈 위험이 작지만 상당한 위험이 있음을 발견했습니다. 그러나 이것은 북부 위도보다 남부 위도에서 발생할 가능성이 더 큽니다. 실제로 이 연구는 로켓 몸체가 미국의 뉴욕, 중국의 베이징, 러시아의 모스크바보다 인도네시아의 자카르타, 방글라데시의 다카 또는 나이지리아의 라고스 위도에 착륙할 가능성이 약 3배 더 높다고 추정했습니다.

저자는 또한 통제되지 않은 로켓 재진입의 결과로 향후 10년 동안 "인명 피해 예상"(인명 위험)을 계산했습니다. 재진입할 때마다 치명적인 잔해가 10평방미터에 퍼진다고 가정할 때 향후 10년 동안 평균적으로 한 명 이상의 사상자가 발생할 확률이 10%라는 것을 발견했습니다.