[핵잼 사이언스] 우주 쓰레기 처리하는 우주 돛 ‘드래그 세일’

최초의 인공위성인 스푸트니크 발사 이후 인류는 수많은 인공위성과 우주선을 지구 주변 궤도에 쏘아 올렸다. 이들 대부분은 지구에서 가까운 저지구궤도(LEO) 위성으로 수명이 다하면 수십 년에 걸쳐 공전 궤도가 낮아지고 결국 지구 대기권으로 진입해 사라진다. 매우 희박하지만, 고도 1000㎞까지도 지구 대기가 존재하기 때문이다.

하지만 수명이 다한 인공위성이 사라지기까지는 오랜 시간이 걸린다. 최근 이런 우주 쓰레기의 양이 늘어나면서 유인 우주선이나 다른 인공위성에 충돌할 위험성이 점점 커지고 있다. 작은 우주선 부품 하나도 엄청난 속도로 충돌하면 큰 피해를 줄 수 있기 때문에 우주 쓰레기는 우주로 진출하는 인류의 가장 큰 위협이라고 해도 과언이 아니다. 따라서 수많은 과학자가 우주 쓰레기를 해결할 방법을 찾고 있다. 

호주 퍼듀대 연구팀은 드래그 세일(drag sail)을 해결책으로 제시했다. 드래그 세일은 그 형태와 기능이 태양풍을 받아 우주선에 추력을 제공하는 솔라 세일과 동일하다. 하지만 목적은 정반대다. 드래그 세일은 태양풍 대신 희박한 지구 대기 입자를 받을 수 있는 저지구궤도에서 낙하산처럼 작용해서 수명이 다한 인공위성의 속도를 빠르게 늦춘다. 덕분에 수명이 다한 후에도 오랜 시간 궤도에 머물지 않고 금방 지구 대기권으로 진입해 사라진다. 

연구팀이 개발한 ‘스핀네이커 3’(Spinnaker3)는 펼쳐지기 전에는 작은 상자 크기에 불과하지만, 길이 3m의 팔 네 개를 뻗은 후 얇은 드래그 세일을 펼치면 면적이 18㎡에 달한다. 스핀네이커 3는 올해 11월에 발사될 상업 로켓인 파이어플라이 에어로스페스의 알파 로켓의 상단 로켓에 장착된다. 이 로켓은 본래 높이 320㎞에서 연소를 끝내고 나서 25일 후에는 지구 대기권에 진입하지만, 스핀네이커 3를 달면 15일로 그 기간을 단축할 수 있다. 그리고 로켓보다 작은 인공위성의 경우 더 빠르게 지구 대기권으로 떨어뜨릴 수 있다. 연구팀에 따르면 스핀네이커 3는 최대 625㎞ 궤도에서 사용할 수 있다.

물론 스핀네이커 3는 이미 지구 궤도를 공전하는 인공위성이나 기타 우주 쓰레기는 처리할 수 없다. 하지만 앞으로 발사될 로켓이나 인공위성에 탑재되어 우주 쓰레기를 안전하고 경제적으로 처리할 수 있다. 더 나아가 초소형 인공위성인 큐브셋에도 탑재할 수 있기 때문에 큐브셋 형태의 우주 쓰레기 제가 인공위성 개발도 기대할 수 있다. 올해 말로 예정된 첫 우주 테스트 결과가 기대되는 이유다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com