1957년에 세계 최초의 인공위성인 스푸트니크 1호가 소련에 의해 발사된 이후, 수많은 인공위성이 다양한 목적으로 발사되고 있다. 우주 개발이 진행되고 지구의 궤도상을 주회하는 인공위성이 늘어나는 문제로 발생하는 문제는 어떤것들이 있을까?
스푸트니크 1호의 발사에 의해 미국과 소련의 우주 개발 경쟁이 본격화 되었고, 그 후 2010년대까지 연간 10~60기의 페이스로 인공 위성이 발사되어 왔다. 그런데, 최근에 급속히 인공위성 발사 속도가 상승하고 있으며, 2020년에는 1300기 이상, 2021년에는 1400기 이상의 인공위성이 발사되고 있다는 것.
매사추세츠 대학의 물리학 교수인 Supriya Chakrabarti 씨는, 2021년 9월 현재 7500기 이상의 인공위성이 지구 표면으로부터의 고도가 2000km 이하인 지구 저궤도(LEO)에 존재하고 있다고 밝히고있다.
많은 민간기업들이 수천~수만의 위성을 협조하면서 시스템을 실행하는 메가 컨스텔레이션에 의해, 인터넷 서비스의 제공이나 기후변화의 감시 등을 실시하려고 하기 때문에, LEO에 존재하는 인공위성의 수는 앞으로도 지수함수적으로 증가할 것으로 보인다. 브리티시컬럼비아 대학의 천문학자인 Aaron Boley 씨는, SpaceX와 Amazon 등 민간 기업이 계획하는 위성 프로그램에 의해 총 10만기의 인공위성 발사가 계획되고 있다고 지적.
또한, 최근 급속한 경제발전을 이루고 있는 르완다는, 첫 인공위성 "RWASAT-1"을 일본 도쿄대학의 전폭적인 지원하에 개발해, 2019년 9월 발사에 성공했다. 게다가 2021년 10월에는, "Cinnamon"이라고하는 합계 32만기의 인공위성을 포함한 메가 콘스텔레이션의 계획을 발표하고 있고, 지금까지 우주 개발에 진출하지 않았던 나라들도 인공 위성의 발사에 나서고 있다라는 것.
그런데, 새로운 인공위성이 차례차례로 발사되는 것은 장점뿐만 아니라, 아래와 같은 다양한 문제도 일으키는 것으로 지적되고 있다.
■ 우주 공간의 정체와 공간 파편
앞으로 수십 년간 점점 더 많은 인공위성이 발사됨에 따라, 인공위성끼리의 충돌사고가 증가하고, 우주공간을 그저 우주쓰레기(스페이스 데브리)도 증가할 것으로 예상되고 있다. 현시점에서도 LEO에는 적어도 1억 2800만개의 공간 파편이 존재하고 있으며, 그 중 3만 4000개는 10cm를 넘는 대형 파편이라고 한다. Boley 씨는 "많은 위성을 안전하게 운용하는 것은 큰 과제가 될 것"이라고 말한다.
또한, 스페이스 데브리는 충돌 사고로만 발생하는 것이 아니라, 강렬한 자외선에 노출되어 열화된 인공위성 부품이 자연스럽게 분해하는 것에서도 발생할 수 있다고 Boley 씨는 지적. 우주 파편은 다른 인공위성뿐만 아니라 인간이 타고있는 우주선에도 피해를 줄 수 있다. 2021년 5월에는 국제 우주 정거장(ISS)의 로봇 암에 스페이스 데브리가 충돌하여 손상이 발견되기도....
인공위성의 수가 너무 많아져 스페이스 데브리의 밀도가 임계치를 초과하면, 충돌에 의해 생성된 스페이스 파편이 연쇄적으로 다음의 충돌을 일으켜, 자기 증식하는 "케슬러 신드롬"이라고하는 상태가 되는 위험성도 지적되었다. 이렇게되면, 우주 공간이 스페이스 파편으로 막힌 상태가 되고, 인류의 우주 진출이 방해가되어 버릴 가능성도 있다는 것. Boley 씨는 우주 공간에서 적극적인 스페이스 파편의 제거가 필요할지도 모른다고 말하고 있다.
■ 환경에 대한 피해
우주산업은 방대한 탄소를 배출하는 분야이며, 영국의 대형 신문사 The Guardian 지에 따르면, 평균적인 로켓 발사는 220~330톤의 탄소를 지구의 대기 중에 배출한다는 것. 평균 적인 장거리 여객기의 탄소 배출량이 승객 1인당 2~3톤 인 점을 감안하면, 상상외로 크다고 느낄지도 모르지만, 인공위성의 수요가 증가함에 따라 로켓 발사에 따른 탄소 배출량도 늘어나간다.
또한, 로켓 발사에 따른 탄소 배출뿐만 아니라, 지구로 재돌입하는 위성에 의한 환경에의 영향도 우려되고 있다. 인공위성의 재돌입에 의해, 알루미늄 등의 원소나, 오존층을 파괴하는 클로로플루오로카본(CFC)이라고 하는 물질이 방출될 가능성이 있다고 한다. 또한 인공위성의 잔해는 대부분 바다에 낙하되기 때문에, 쓰레기의 대부분은 회수되지 않고 바다에 침몰하게된다.
■ 광해(빛공해)
궤도상을 주회하는 인공위성의 수가 늘어남에 따라, 밤하늘의 보이는 방법도 지금까지와는 다른 것으로 된다고 지적하고 있다. Boley 씨가 2021년 9월에 프리프린트 서버 arXiv에 게재한 논문에서는, 향후 밤하늘의 빛의 8%가 인공위성에 유래될 가능성이 있다고 한다. 이것은 천문학 연구에도 영향을 미칠 수 있는 문제이며, 세계적 과학지의 Science는 "이제 지구상에 천문대 건설 기준을 충족시킬 곳이 없을 가능성도 있다"고 보도하고 있다.
너무 많은 인공위성이 다양한 문제를 일으키더라도, 이미 인공위성에 의해 제공되는 서비스는 사람들의 삶에 필수 불가결한 것으로 되어, 인공위성의 발사를 일률적으로 금지하는 등의 대책은 현실적이지 않다.
Boley 씨는, "우리는 인공위성과 깊게 연결되어 있습니다. 인공위성은 공급망, 금융 거래, 기상 모니터링, 기후 과학, 글로벌 커뮤니케이션, 수색 및 구조 활동에 중요한 역할을 하고 있습니다"라고 지적.
따라서 Boley 씨는, 사람들이 인공위성이 가져오는 장점과 단점 사이에서 정확히 균형을 이루는 방법을 찾아야 한다고 주장하며, "인공위성 발사의 완전한 정지는 절대로 없을 것이라고 생각합니다. 그러나 더나은 국제적 규칙이 만들어질 때까지 인공위성을 감속시키고, 10만대의 인공위성 배치를 늦추는 것이 현명하다"고 말하고있다.