스타링크 위성의 ‘천문 관측 교란’ 해결되나

과학기술

스타링크 위성의 ‘천문 관측 교란’ 해결되나
특수 코팅 기술로 반사율 낮춰

2019.12.18 11:44 심창섭 객원기자

대규모 군집위성이 천문 관측을 방해한다는 우려가 커지면서 업계와 천문학계가 대책 마련에 나섰다. 이 문제의 시발점은 스페이스X가 추진하고 있는 ‘스타링크(Starlink)’다.

스페이스X는 지난 5월과 11월 두 차례에 걸쳐 모두 120기의 스타링크 위성을 발사했고, 이달 말에 다시 60기를 추가 발사한다. 내년에는 2~3주마다 한 차례씩 발사해서 1500대가 넘는 위성을 궤도에 띄울 계획이다.

이처럼 위성 숫자가 급증하자 지상 망원경을 이용한 관측이 어려워질 것이라는 비판 여론이 확산되고 있다. 일부 천문대와 아마추어 천문학자들은 이미 천체 사진 촬영에 방해를 받는다고 주장하기 시작했다. 이에 스페이스X가 대책을 발표했다.

지난 6일 스페이스X 사장 겸 최고운영책임자(COO)인 그윈 숏웰(Gwynne Shotwell)은 기자 회견에서 “우리 회사는 올바른 일을 하려고 한다. 지금처럼 아이들이 밤하늘에서 영감을 얻고, 과학적 관찰이 가능하도록 노력하겠다”라고 말했다. 그 일환으로 특수 코팅 처리한 스타링크 위성을 이달 말 시험 발사한다고 밝혔다.

지난달 세로 토로로 천문대의 4m급 망원경이 촬영한 사진. 스타링크 위성들이 시야를 통과하면서 19개의 줄무늬를 남겼다. © NSF / AURA

누구도 예상치 못한 문제 발생

숏웰 사장은 스타링크 위성의 밝기 문제를 접하곤 깜짝 놀랐다고 밝혔다. 위성을 처음 설계할 때 누구도 이러한 논란이 발생하리라 예상하지 못했다는 것이다.

스타링크가 문제시되는 이유는 지구 저궤도를 돌기 때문이다. 스페이스X는 2027년까지 약 1만 2000대의 소형 통신위성을 335~1325km 궤도에 배치할 계획으로, 그중 76%가 550km 이하 고도를 비행하게 된다.

발사된 스타링크 위성은 먼저 280km 고도에서 대열을 이뤄 비행하다가 각자 이온 추진기를 사용하여 목표 궤도로 이동한다. 발사 초기에 밝게 빛나는 모습으로 관측되더라도 흩어져서 더 높이 올라가면 발견하기 어려워진다. 그러나 계속 숫자가 증가하면 영향을 피할 수 없다.

스페이스X는 이미 승인받은 1만 2000대 외에 3만 대의 스타링크 위성 발사 허가를 FCC에 신청했다. © SpaceX

스타링크가 발사된 이후 천문학자들은 위성이 예상외로 너무 밝다고 지적했다. 특히 일출, 일몰 전후 2시간 사이에 더욱 선명하게 보이는 경향이다. 여름철에는 황혼과 여명이 더 길게 이어져서 관측 시간의 40%에 영향을 끼칠 수 있다.

천문연구대학협회(AURA)는 지난달 성명을 통해 “밝은 위성에서 산란된 빛 때문에 장시간 노출이 필요한 천체 관측이 어려움을 겪을 수 있다. 특히 지구 근처의 소행성은 새벽이나 초저녁에 주로 관측하기 때문에 더 큰 영향을 받는다”라고 우려를 표명했다.

천문학계와 해결책 논의 시작해

현재 미국 천문학회(AAS)를 포함한 여러 천문학 그룹이 스페이스X와 해결책을 모색하고 있다. AAS는 회원들의 성토가 이어지자 6월부터 스페이스X와 접촉을 시도해왔다.

켈시 크래프턴(Kelsie Krafton) AAS 대변인은 “가시광선이나 적외선 간섭은 법적 규제가 없어서 논의하지 못했던 분야다. 그러나 스페이스X가 긍정적인 반응을 보이고 있다”라면서 지난 5일 실무 그룹을 설립했다고 밝혔다.

천문학자들의 목표는 위성의 밝기 레벨을 조절하는 것이다. 지상 천문 관측소에 대한 스타링크 위성의 영향을 모델링하기 위한 시뮬레이션도 진행 중이며, 위성 발사 일정을 공유하는 조치 등의 방법을 협의하고 있다.

궤도를 돌고 있는 스타링크 위성 상상도. © SpaceX / Teslarati

스페이스X는 스타링크가 천문 관측을 교란한다는 보도가 나온 직후부터 이 문제를 심각하게 받아들이고 있다고 밝혔다. 그 첫 번째 조치로 나온 것이 무반사 코팅 실험이다.

숏웰 사장은 “우리는 위성의 반사율을 낮추기 위해 코팅 실험부터 시행하려 한다. 이러한 코팅은 분명히 위성의 열처리 성능에 영향을 주지만, 몇 가지 시행착오를 겪더라도 개선해 나갈 수 있다”라고 말했다.

무반사 코팅으로 해결될지는 미지수

이달 말 발사될 스타링크 위성 중에 한 대는 밑면에 특수 코팅 처리가 되어있다. 이 실험은 더 많은 위성이 배치되기 전에 영구적인 해결책을 찾기 위한 첫 시도다.

무반사 코팅 처리된 위성의 반사율이 얼마나 낮아질지는 미지수다. 위성 상단에 부착된 태양 패널까지 코팅할 수는 없기 때문이다. 안테나가 지표면을 향하도록 밑면이 항상 지구 쪽으로 고정되지만, 일부 위성은 기능을 잃고 지구로 추락하기 전까지 회전하며 빛을 산란할 가능성도 있다.

이런 조치가 완벽한 해결책이 되진 않겠으나, 또 다른 군집위성 사업을 준비 중인 원웹(OneWeb)이나 아마존 같은 회사들의 계획에도 파급 효과가 있을 것으로 기대된다.

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