작살‧그물로 ‘우주쓰레기’ 잡는다

청소위성의 세번째 임무 성공

‘작살’이나 ‘그물’은 첨단 기술로 가득 찬 우주항공 분야에는 왠지 어울리지 않는 원시적 도구들로 보인다. 하지만 때로는 이런 원시적 도구들이 첨단 분야에서도 의외의 효과를 발휘할 때가 있다. 특히 우주 공간에 있는 쓰레기를 치울 때, 작살이나 그물을 사용하면 효과가 그만이다.

첨단기술 전문 매체인 뉴아틀라스(Newatlas)는 ‘리무브데브리스(Remove DEBRIS)’ 프로젝트의 세 번째 과제인 ‘작살로 우주쓰레기 꿰뚫기’ 테스트가 최근 성공적으로 수행됐다고 보도했다. (관련 기사 링크)

가상의 우주쓰레기인 태양광 패널에 작살이 정확하게 꽂히는 장면 ⓒ Surrey Univ.

가상의 우주쓰레기인 태양광 패널에 작살이 정확하게 꽂히는 장면 ⓒ Surrey Univ.

청소위성에 주어진 임무는 총 네 가지

지구 주위를 맴돌고 있는 우주쓰레기들은 대부분이 인공위성이나 우주선 등이 부서지면서 발생한 파편들로 이루어져 있다. 우주탐사가 시작됐을 1960년대 무렵만 해도 이들 파편의 숫자는 그리 많지 않았기에 큰 문제가 되지는 않았다.

하지만 인공위성이나 우주정거장 등 인류가 만든 구조물이 앞다투어 지구 궤도를 차지하기 시작하면서 상황이 달라지기 시작했다. 사용연한이 지나서 폐기됐거나, 운석과의 충돌로 파편들이 발생하면서 정상 작동하는 인공위성이나 우주정거장의 안전을 위협하는 단계에까지 다다른 것.

아무리 작은 파편이라도 지구 궤도를 도는 우주쓰레기들은 엄청난 파괴력을 지니고 있다. 이들은 총알보다 더 빠른 운동에너지를 갖고 있어서, 인공위성이나 우주정거장에 충돌하면 장비 파손은 물론 시스템 전체가 폭발할 수도 있다.

리무브데브리스는 이처럼 기하급수적으로 늘고 있는 우주쓰레기들을 치우기 위한 프로젝트의 명칭이다. 유럽연합(EU)이 공동출자하고, 영국의 ‘서리대(University of Surrey)’ 부설 우주센터가 개발한 청소위성의 이름에서 따왔다.

파편을 제거한다는 의미를 가진 리무브데브리스 위성은 지난해 4월 우주로 발사됐다. 이 청소위성에는 초소형 크기의 위성 큐브셋과 고해상도 감시 카메라, 그리고 쓰레기를 제거할 수 있는 도구들이 탑재되었다.

지난해에 성공한 그물로 우주쓰레기를 포획하는 장면. 가상의 우주쓰레기로 풍선을 사용했다   ⓒ Surrey Univ.

지난해에 성공한 그물로 우주쓰레기를 포획하는 장면. 가상의 우주쓰레기로 풍선을 사용했다 ⓒ Surrey Univ.

당시 리무브데브리스 위성에게 주어진 임무는 총 네 가지였다. 첫 번째 임무는 그물을 이용하여 우주쓰레기를 포획하는 것이고, 두 번째 임무는 레이더를 이용하여 우주쓰레기를 추적하는 테스트였다.

또한 세 번째 임무는 작살로 우주쓰레기를 명중시켜 잡는 것이고, 네 번째 임무는 포획한 우주쓰레기를 대기권으로 끌고 가서 마찰열을 이용하여 태우는 것이었다.

첫 번째와 두 번째 임무는 지난해에 성공적으로 이루어졌다. 첫 번째 임무인 그물을 이용하는 테스트는 풍선을 활용하여 진행됐다. 리무브데브리스 위성으로부터 7m 정도 거리에 풍선을 띄운 다음, 이를 우주쓰레기로 간주하여 그물로 잡는 테스트였다. 그 결과, 던져진 그물은 성공적으로 풍선을 포획했다.

당시 첫 번째 임무를 성공적으로 수행했던 서리대의 ‘굴리엘모 아글리에티(Guglielmo Aglietti)’ 박사는 “7m 떨어진 표적을 그물로 포획하는 기술은 매우 간단한 과정”이라고 언급하면서도 “다만 그런 과정이 실제의 우주 공간에서도 똑같이 작동한다는 사실을 확인했다는 점이 테스트의 가장 중요한 성과”라고 밝힌 바 있다.

두 번째 임무인 레이더를 이용하여 우주쓰레기를 추적하는 테스트의 경우도 지난해 11월에 성공적으로 마쳤다. 이 테스트는 향후 우주쓰레기들의 충돌을 미연에 방지하는 시스템에 효과적으로 사용될 수 있다는 것이 당시 전문가들의 의견이었다.

세 번째 임무까지 성공적으로 수행

지난해 2개의 임무를 완료한 리무브데브리스 프로젝트는 올해 들어 거행된 세 번째 임무인 ‘작살로 우주쓰레기 꿰뚫기’ 테스트도 성공적으로 마쳤다.

서리대 연구진은 최근 홈페이지를 통해 우주쓰레기를 작살로 쏘아 맞히는 테스트 영상을 공개했다. 로봇팔이 붙잡고 있는 파손된 태양전지 패널을 우주선에서 발사한 작살이 초속 20m의 속도로 날아가 패널에 정확하게 꽂히는 장면을 공개한 것.

이 같은 결과에 대해 아글리에티 교수는 “사실 작살로 우주쓰레기를 꿰뚫는 세 번째 임무는 리무브데브리스 프로젝트들 중에서도 가장 까다로운 실험이었다”라고 밝히며 “그런 임무를 성공적으로 수행한 만큼 수행 가능성이 한층 더 커졌다고 할 수 있다”라고 말했다.

그러면서 “비록 실제 우주쓰레기가 아니라 테스트를 위한 파손된 태양전지 패널이었지만, 우주 공간에서도 제대로 작동한다는 점을 검증했다는 점에서 의미가 있다”라고 덧붙였다.

청소위성의 마지막 임무인 돛을 펼쳐 우주쓰레기를 대기권에서 태우는 상상도 ⓒ Surrey Univ.

청소위성의 마지막 임무인 돛을 펼쳐 우주쓰레기를 대기권에서 태우는 상상도 ⓒ Surrey Univ.

연구진의 다음 목표이자 리무브데브리스 프로젝트의 마지막 테스트는 포획한 우주쓰레기들을 대기권으로 진입시켜 태워버리는 것이다. 여기에는 공기 저항을 극대화하는 돛이 사용될 예정이다. 돛을 사용하는 이유는 쓰레기를 포획한 후 지구 대기권으로 이동할 때 비용이 발생하는 별도의 연료를 사용하지 않기 위해서다.

이에 대해 아글리에티 박사는 “연료를 사용하지 않는 대신 공기 저항을 높이는 돛을 펼치게 되면, 쉽고 빠르게 지구 대기권에 다시 진입할 수 있기 때문”이라고 설명했다.

아글리에티 박사의 설명에 따르면 4개의 임무를 성공적으로 마치게 될 경우 당초 연구진이 계획한 우주쓰레기 청소 과정, 즉 추적과 수거, 그리고 소각하는 제반 과정을 마무리할 수 있는 것으로 나타났다. 레이더로 우주쓰레기를 추적하고, 그물과 작살로 수거하며, 수거한 우주쓰레기를 대기권에 진입시켜 태우는 소각까지의 3단계를 수행할 수 있다는 것이다.

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