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지난 7월 발표한 미항공우주국(NASA)의 연구보고서에 의하면 러시아, 미국, 중국, 프랑스, 일본 순으로 우주쓰레기를 많이 버리고 있다고 한다. 이들 우주쓰레기는 저궤도 위성이 머무르는 500~1500km 높이에 존재하며, 고도 600km 아래의 우주 쓰레기는 수년 이내에 지구에 떨어질 위험성도 내포하고 있다.
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이에 따라 일본의 우주항공국(JAXA)은 우주 쓰레기를 청소하기 위해 2020년을 목표로 청소위성을 개발할 예정이다. 일본의 청소위성은 고도 1천km에서 고성능 카메라를 이용해 영상을 해석하고, 우주 쓰레기의 움직임을 파악, 청소용 로봇을 이용해 우주쓰레기를 지구의 대기권으로 낙하시킬 예정이다.
이런 우주쓰레기만큼 위험한 것이 바로 우주먼지이다. 우주먼지는 몇 개의 분자에 0.1mm에 이르는 크기를 가지고 있는 우주공간의 작은 입자를 말한다. 그 종류는 혜성에 의해 행성간에 존재하는 우주먼지와 별들이 소멸하면서 생기는 우주먼지로 나누어진다.
우주먼지가 위험한 이유는 뉴턴의 제2법칙에 의한 물체의 등가속도 운동(F=ma) 때문이다. 속도가 일정하게 변화하는 등가속도 운동에 따르면, 우주공간은 질량이 일정하고 공기저항이 전혀 없으므로 힘과 가속도 또한 일정하다. 하지만 행성의 중력과 원심력에 의해 속도는 점점 증가하여 나중엔 엄청난 속도로 진행하게 된다. 만약 우주에서 콩알만한 아주 작은 우주폐기물을 밖으로 배출하게 되면 처음에는 속도가 낮아 위험성이 적지만 중력에 의해 속도가 빨라지면서 마치 총알과 같은 역할을 해, 우주선이나 우주인에게 피해를 끼치게 되는 것이다.
하지만 이런 우주먼지는 별의 생성과 소멸에 대한 우주연구에 중요한 기초가 되기도 한다. 우주의 신비 중 하나인 우주먼지에 대해 자세히 알아보자.
눈으로 확인하는 우주먼지 ‘유성우와 붉은 노을’
별들의 생성원리와 관련, 나사의 스피처 적외선 망원경이 PG2112+059 퀘이샤를 지속적으로 관측한 결과 블랙홀에서 대량의 먼지 입자들이 방출되고 있는 것으로 파악됐다. 놀라운 것은 발견된 우주먼지들에 있는 일련의 혼합된 물질 성분이다. 발견된 입자들에는 유리, 모래, 대리석, 루비와 사파이어 등을 만들 수 있는 일련의 성분들이 혼합돼 있었다. 이러한 광물질들은 지금까지 발견된 은하 주위를 떠돌아다니는 다른 우주먼지들에서는 발견되지 않았던 부분으로, 전문가들의 많은 관심의 대상이 되고 있다.
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우주먼지를 우리 눈으로 직접 확인할 수 있는 것은 유성우 현상과 붉은 노을 덕분이다. 먼저 유성우의 경우, 우주를 떠도는 얼음덩어리와 먼지로 구성된 혜성이 태양궤도를 지나가면서 혜성의 찌꺼기인 먼지가 지구 공전궤도와 맞닿으면서 발생하는 것이다. 즉 우리가 별똥별이라 말하는 유성(Meteoroid)은 혜성이나 소행성에서 떨어져 나온 우주먼지가 지구로 낙하하면서 생기는 산화현상을 말한다.
또한 우주의 작은 알갱이로 불리는 우주먼지는 지구의 중력장과 부딪히면서 색다른 하늘을 만들어내기도 한다. 보통 오염이 없는 깨끗한 하늘을 보면 파란색을 띠게 되는데, 이는 산소분자에 의한 파란색 파장을 만들어내기 때문이다. 그러다 해의 영향이 약해지는 저녁이 다가오면 대기중을 통과하는 우주먼지에 의해 만들어진 산란의 과정을 통해, 붉은 빛의 노을이 하늘을 뒤덮게 된다. 바로 우주먼지가 만들어내는 아름다운 광경인 셈이다.
우주먼지는 우주폭풍과도 연관이 있다. 최근 미국 NASA는 우주먼지를 수집, 관찰하기 위해 칩 우주선(spacecraft-on-a chip)을 개발 지구와 태양사이에 있는 라그랑주 지점으로 보낼 계획을 수립했다. 이는 칩 우주선을 통해 태양으로부터 나오는 우주먼지의 입자들을 관찰하기 위해서며, 이는 태양을 감시하는 우주선에 비해 13분 먼저 파악이 가능하다고 한다.
이에 따라 일본의 우주항공국(JAXA)은 우주 쓰레기를 청소하기 위해 2020년을 목표로 청소위성을 개발할 예정이다. 일본의 청소위성은 고도 1천km에서 고성능 카메라를 이용해 영상을 해석하고, 우주 쓰레기의 움직임을 파악, 청소용 로봇을 이용해 우주쓰레기를 지구의 대기권으로 낙하시킬 예정이다.이런 우주쓰레기만큼 위험한 것이 바로 우주먼지이다. 우주먼지는 몇 개의 분자에 0.1mm에 이르는 크기를 가지고 있는 우주공간의 작은 입자를 말한다. 그 종류는 혜성에 의해 행성간에 존재하는 우주먼지와 별들이 소멸하면서 생기는 우주먼지로 나누어진다.
우주먼지가 위험한 이유는 뉴턴의 제2법칙에 의한 물체의 등가속도 운동(F=ma) 때문이다. 속도가 일정하게 변화하는 등가속도 운동에 따르면, 우주공간은 질량이 일정하고 공기저항이 전혀 없으므로 힘과 가속도 또한 일정하다. 하지만 행성의 중력과 원심력에 의해 속도는 점점 증가하여 나중엔 엄청난 속도로 진행하게 된다. 만약 우주에서 콩알만한 아주 작은 우주폐기물을 밖으로 배출하게 되면 처음에는 속도가 낮아 위험성이 적지만 중력에 의해 속도가 빨라지면서 마치 총알과 같은 역할을 해, 우주선이나 우주인에게 피해를 끼치게 되는 것이다.
하지만 이런 우주먼지는 별의 생성과 소멸에 대한 우주연구에 중요한 기초가 되기도 한다. 우주의 신비 중 하나인 우주먼지에 대해 자세히 알아보자.
눈으로 확인하는 우주먼지 ‘유성우와 붉은 노을’
별들의 생성원리와 관련, 나사의 스피처 적외선 망원경이 PG2112+059 퀘이샤를 지속적으로 관측한 결과 블랙홀에서 대량의 먼지 입자들이 방출되고 있는 것으로 파악됐다. 놀라운 것은 발견된 우주먼지들에 있는 일련의 혼합된 물질 성분이다. 발견된 입자들에는 유리, 모래, 대리석, 루비와 사파이어 등을 만들 수 있는 일련의 성분들이 혼합돼 있었다. 이러한 광물질들은 지금까지 발견된 은하 주위를 떠돌아다니는 다른 우주먼지들에서는 발견되지 않았던 부분으로, 전문가들의 많은 관심의 대상이 되고 있다.
우주먼지를 우리 눈으로 직접 확인할 수 있는 것은 유성우 현상과 붉은 노을 덕분이다. 먼저 유성우의 경우, 우주를 떠도는 얼음덩어리와 먼지로 구성된 혜성이 태양궤도를 지나가면서 혜성의 찌꺼기인 먼지가 지구 공전궤도와 맞닿으면서 발생하는 것이다. 즉 우리가 별똥별이라 말하는 유성(Meteoroid)은 혜성이나 소행성에서 떨어져 나온 우주먼지가 지구로 낙하하면서 생기는 산화현상을 말한다. 또한 우주의 작은 알갱이로 불리는 우주먼지는 지구의 중력장과 부딪히면서 색다른 하늘을 만들어내기도 한다. 보통 오염이 없는 깨끗한 하늘을 보면 파란색을 띠게 되는데, 이는 산소분자에 의한 파란색 파장을 만들어내기 때문이다. 그러다 해의 영향이 약해지는 저녁이 다가오면 대기중을 통과하는 우주먼지에 의해 만들어진 산란의 과정을 통해, 붉은 빛의 노을이 하늘을 뒤덮게 된다. 바로 우주먼지가 만들어내는 아름다운 광경인 셈이다.
우주먼지는 우주폭풍과도 연관이 있다. 최근 미국 NASA는 우주먼지를 수집, 관찰하기 위해 칩 우주선(spacecraft-on-a chip)을 개발 지구와 태양사이에 있는 라그랑주 지점으로 보낼 계획을 수립했다. 이는 칩 우주선을 통해 태양으로부터 나오는 우주먼지의 입자들을 관찰하기 위해서며, 이는 태양을 감시하는 우주선에 비해 13분 먼저 파악이 가능하다고 한다.
- 유정호 객원기자
- youp321@naver.com
- 저작권자 2010-08-16 ⓒ ScienceTimes
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