우주 쓰레기 문제점 및 해결 방안(필독)

우주 쓰레기는 궤도에서 더 이상 필요하지 않은 물체를 말합니다. 오작동으로 인해 사용할 수 없게 된 중고 위성과 로켓의 상부 단계부터 고체 로켓 모터의 페인트 파편 및 콘크리트 잔류물까지 다양한 종류의 파편이 있지만 절반 이상은 위성 작동 후 남은 연료로 인한 항공기 폭발과 우주 파편 간의 충돌로 인해 발생하는 파편입니다. 궤도에 있는 물체는 기본적으로 미국 우주 전략 사령부 (USSTRATCOM)에 의해 모니터링되며, 지구 저궤도에서 약 10cm 이상, 정지 궤도에서 약 1m 이상의 모든 물체가 분류됩니다. 카탈로그에 따르면 2019년 19,538개의 궤도 물체가 관찰되었습니다. 1cm 이상의 50-700,000개, 1mm 이상의 1억 개 이상이 있는 것으로 추정됩니다. 우주 쓰레기는 초당 7~8km의 속도로 날아가는데, 이는 총알보다 약 20배 빠른 속도다. 따라서 충돌할 때 완두콩 알갱이만큼 작은 물체라도 금속에 구멍을 뚫을 만큼 강력합니다. 우주 쓰레기는 지구 주위에 고르게 분포되어 있지 않으며 자주 사용되는 인기 있는 궤도에 많이 존재합니다. 특히, 별자리 및 지구 관측 위성이 사용하는 고도 700-1,000km는 매우 혼잡하며, 통신 위성 및 기상 위성이 사용하는 고도 36,000km의 정지 궤도 부근과 GPS 위성이 사용하는 고도 20,000km는 혼잡합니다. 우주 쓰레기는 오랫동안 우주 산업이 직면 한 과제 중 하나였지만 충돌은 드물었습니다. 그러나 2009년 미국과 러시아의 위성 충돌 이후 더 심각한 문제로 간주되기 시작했습니다. 그 이유는 이 사고로 인해 위성의 잔해가 새로운 우주 쓰레기가 되어 위성의 수가 한꺼번에 증가했기 때문입니다. 우주 쓰레기가 서로 충돌하면 그 수는 훨씬 더 늘어날 것입니다. 그로 인해 유엔 우주 공간의 평화적 이용위원회 (UNCOPUOS)는 우주 쓰레기의 발생을 방지하기 위해 2007년 "우주 쓰레기 감소 지침"을 발표했습니다. "가 승인되고 제안되었습니다. 이 지침에 따라 유엔 우주 사무국 (UNOOSA)는 국내 및 국제 법률의 개발을 논의하기 위해 법무부 위원회를 구성했습니다. 우주 쓰레기 감소 지침은 유엔 평화적 이용위원회 회원국이 가능한 한 자발적인 조치를 취할 것을 요구합니다. 아직 법적 처벌은 없습니다. 이러한 추세에 대응하여 일부 국가 및 기업은 임무 종료 후 궤도를 신속하게 해체 (하차)하는 사후 임무 처리 (PMD) 기술을 염두에 두고 위성을 개발하고 있습니다. 우주쓰레기는 크게 3가지 문제를 발생시키고 있습니다. 

우주 장비 손상 - 위성 관측 정보는 위성 방송, 일기 예보, GPS 정보, 선박, 비행기 관리, 농업 및 어업과 같은 모든 종류의 장면에서 사용됩니다. 그러나 우주 쓰레기가 충돌하면 언젠가는 갑자기 사용할 수 없게 될 수 있습니다. 우주 프로그램의 취소 - 지구가 작은 우주 쓰레기로 덮여 지구 저궤도를 통과할 수 없어 달 기지 건설 및 화성 탐사와 같은 우주 계획이 불가능해질 가능성이 있습니다. 최근 몇 년 동안 지구가 아닌 다른 행성에서 사는 미래가 현실이 되었지만 실현 불가능해질 것입니다. 지구로 떨어지는 파편 - 위성이 대기권에 다시 진입하면 대부분이 타 버립니다. 그러나 드문 경우이지만 파편이 땅에 떨어질 수 있습니다. 인명 피해를 일으키는 경우는 드물지만 과거에는 우주 쓰레기가 떨어져 치명적인 사고와 건물 손상이 있었습니다. 따라서 우주 쓰레기의 수가 증가함에 따라 피해 수가 증가할 위험이 있습니다. 우주 쓰레기 대책에는 두 가지 주요 방향이 있습니다. 하나는 미래에 발사될 위성과 로켓을 적절하게 폐기하여 파편이 되지 않도록 하는 것입니다. 이것은 앞서 소개한 PMD입니다. 다른 하나는 현재 궤도에 있는 우주 쓰레기를 줄이는 것입니다. 케슬러라는 NASA 연구원의 예측에 따르면 앞으로 전 세계의 모든 발사가 취소되고 파편 발생 횟수가 억제되더라도 현재 궤도에 있는 파편만으로 충돌 및 골절 횟수가 반복적으로 증가할 것입니다. 이 예측은 케슬러 증후군이라고 하며 1970년대부터 제안되었습니다. 이를 해결하기 위해 전 세계적으로 다양한 연구개발이 진행되고 있습니다. 핵심 기술은 "모니터링 및 관찰", "방어" 및 "제거 및 감소"입니다. 

모니터링 및 관찰 - 궤도에 있는 파편의 상태를 정확하게 이해하는 것은 작동 중인 우주선을 보호하고 제거하는 데 필수적입니다. 파편을 포함하여 우주에서 궤도를 도는 물체에 대한 모니터링은 미국 우주 감시 네트워크에 의해 감지, 추적, 목록 작성 및 식별됩니다. 유럽 및 기타 국가에서도 감시가 우주 상황 인식 (SSA) 으로 홍보되고 있습니다. 최근에는 우주 쓰레기를 불문하고 각 부처와 기관이 보안 예산을 축적하고 있으며, 일본에서는 오카야마현의 미호시 우주 경비 센터와 가미 사이하라 우주 경비 센터 등의 감시 시설이 강화되고 있습니다. 광학 모니터링과 레이더 모니터링의 두 가지 주요 관찰 방법이 있습니다. 광학 망원경 관측은 야간에 데이터를 수집하고 카탈로그와 비교하여 등록되지 않은 물체를 감지합니다. 방법은 간단하지만 관측 범위와 시간이 제한되어 날씨에 따라 관찰할 수없는 등의 제한이 있습니다. 레이더 관측은 레이더를 이용하여 물체를 추적하는 메커니즘으로, 광학에 비해 날씨와 관계없이 관측할 수 있고, 한 번의 관측 데이터 획득으로 재보완에 필요한 궤적 결정 정확도를 얻을 수 있다는 장점이 있습니다. 철저한 관측을 실시함으로써 파편 충돌을 예측할 수 있고, 경우에 따라서는 운전 중인 우주선의 궤도를 사전에 변경하는 등의 조치를 취할 수 있습니다.

방어 - 질량이 제한된 위성에는 적용하기 어렵지만 우주 비행사가 머무르는 국제 우주 정거장의 외벽에는 "휘플 범퍼"라는 보호 재료가 부착되어 있습니다. 또 다른 얇은 금속판을 외벽 외부에 부착하여 파편의 충돌 에너지를 열에너지로 변환하여 외벽을 보호합니다. 충돌 부위는 열에 의해 녹아 구멍이 생기지만 1cm 이하의 파편으로부터 보호할 수 있습니다.

제거 및 감소 - 케슬러 증후군으로 인해 "처음부터 파편의 수를 줄이는 것"도 중요합니다. 이를 활성 파편 제거:ADR이라고 합니다. 이 기술은 크고 거대한 물체를 제거하여 궤도에서 폭발 및 충돌로 인한 파편의 원인을 최대한 효율적으로 제거합니다. Kessler와 다른 연구자들의 연구에 따르면 매년 5개의 고위험 물체를 제거하면 궤도 환경을 안정시킬 수 있다고 합니다. 지구 저궤도 ADR 기술에는 접근, 모션 추정 및 캡처, 궤적 변경의 네 가지 프로세스가 있습니다. 접근은 파편에 접근하는 기술입니다. 국제 우주 정거장과 달리 파편은 거의 항상 우리가 통제할 수 없는 물체입니다. 이러한 물체를 비협조적 물체라고 하지만, 이 비협조적 물체에는 약간의 움직임을 파악하거나 추가할 수 있는 마커가 없으며, 레이저 거리계로 접근할 때 단단히 접근하고 있는지를 측정하는 레이저 반사경도 없습니다. 또한 제어되지 않은 물체는 공간에서 받은 교란에 의해 회전하는 경우가 많기 때문에 물체를 관찰하고 어떤 운동을 하고 있는지 추정한 후 조심스럽게 접근하지 않으면 상대방의 움직임에 걸려 파괴될 수 있습니다. 모션 추정을 하고 접근할 수 있다면 가장 위험해야 하는 캡처 프로세스가 있습니다. 작살을 뚫고, 로봇 팔을 사용하고, 트리모치와 같은 것으로 붙이고, 그물로 둘러싸는 등 다양한 포획 방법이 고려되고 있지만 모두 여전히 궤도에서 시연되고 있습니다. 마지막으로, 스크랩 궤적이라고 하는 2,000km 이상의 고도까지 상승하여 이동하거나 대기권에 진입하는 궤도로 하강합니다. 정지 궤도에서는 미세 파편을 녹이고 레이저를 사용하여 파편의 궤적을 변경하는 등의 방법이 연구되고 있습니다. 위에서 언급했듯이 다양한 기술적 이슈가 있으며, 연구자, 개발자, 국가가 서로 협력하여 진행하는 것이 중요합니다.

우주 쓰레기와 그 위험성에 대해서는 알려진 바가 많지 않지만 실제로 우주는 우리 삶과 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 우리의 삶을 안전하게 지키기 위해서는 우주 쓰레기 문제를 해결하는 것이 매우 중요합니다. 지구 온난화 외에도 다양한 환경 문제가 현재 주목받고 있습니다. 그것의 대부분은 우리 인간의 행동 때문인 것으로 밝혀졌습니다. 환경 문제로 인한 유해한 영향으로 고통받는 사람과 유기체가 있습니다. 현재의 문제를 알고, 심각하게 받아들이고 조치를 취함으로써 환경을 개선해야 합니다. 미래의 아이들과 모든 생물을 위한 최상의 환경을 남기고 싶습니다. 부끄럽지 않은 어른이 될 수 있게 노력해야 할 것입니다.