[우주] 시속 수만 km로 날아다니는 – 점점 늘어나는 '우주 쓰레기' 문제는 왜 심각한가?

[お持て成し]

시속 수만 km로 날아다니는 – 점점 늘어나는 '우주 쓰레기' 문제는 왜 심각한가? / 7/31(월) / UchuBiz

우주는 광대하지만 이전보다 혼잡하게 되었다. 지구를 도는 위성 관리도 어려움이 가중돼 우려되고 있다. 게다가 우주 쓰레기(스페이스 데브리)도 골칫거리다. 어쨌든 우주 쓰레기는 총알보다 훨씬 빠른 속도로 지구를 돌고 있기 때문이다.

10년 전 1200기 정도였던 지구주회궤도 위의 위성은 이제 7000기를 밑돌지 않는다. 오히려 복수의 통신위성에 의한 컨스텔레이션, 즉 네트워크화한 통신위성군을 자체적으로 구축할 계획인 민간기업이 여럿 있어 수천기 단위로 늘어날 전망이다.

Deloitte는 지금 있는 위성 컨스텔레이션 계획이 모두 완료되면 2030년에는 최대 10개의 네트워크가 운용될 것이며, 이에 포함되는 위성의 총수는 4만기에서 5만기가 될 것으로 추산했다(편집부 주:메가컨스텔레이션이라고도 한다).

우주에 있는 것은 운용 중인 위성뿐만이 아니다. 퇴역한 위성이나 다 쓴 로켓 기체가 수천 개는 존재한다. 게다가 수백만 개의 파편이 지구 주위를 돌고 있다.

이런 파편은 위성 분해나 위성 간 충돌로 생긴 것으로 우주가 혼잡할수록 충돌이 일어나기 쉬워진다. 우주 쓰레기와의 충돌이 예상된다며 로켓 발사가 중단되거나 연기된 사례도 나오고 있다.

향후 우주에서의 활동을 안전하게 하기 위해 우주 쓰레기 제거는 중요한 문제입니다.(미국전기전자학회=IEEE 상급회원인 Fernando Buarque de Lima Neto 씨) 

우주쓰레기는 초속 9마일(약 초속 14.5km, 시속 5만 2200km) 이상이라는 총알보다 약 10배나 빠른 속도로 날기 때문에 작은 파편이라도 충돌하면 충격이 매우 크다. 유럽우주기구(ESA)에 따르면 4인치(약 10cm)보다 큰 파편은 3만 6000개 이상이며 더 작은 것은 수천만 개에 이른다. 제대로 추적되고 있는 우주 쓰레기도 있지만 그것은 극히 일부다.

현재 우주 쓰레기 제거를 목적으로 하는 중요한 연구가 전 세계에서 이루어지고 있다. 최신 아이디어를 몇 가지 소개하자.

우주 태그 : 주목할 만한 새로운 대책은 항구에서 대형 배를 이동시키는 예인선이 아닌 우주 태그다. 우주태그를 사용하면 위성을 한 궤도에서 다른 궤도로 이동시키거나 연료가 떨어져 기능이 정지될 것 같은 위성에 연료를 보충해 수명을 연장할 수 있다. 우주태그는 우주쓰레기를 잡아당겨 지구 대기권으로 잘 재진입시켜 소각 처분하는 데도 쓸 수 있다.

레이저 : 크기가 1cm에서 10cm인 우주쓰레기는 셀 수 없이 많다. 그러한 쓰레기끼리 충돌하거나 쓰레기가 더 큰 물체와 부딪히면, 새롭게 대량의 쓰레기가 우주에 뿌려진다. 이 문제에 대한 대책으로서 레이저 이용을 제창하는 연구자들이 있다. 다만 레이저로 우주쓰레기를 직접 치우는 것이 아니라 살짝 들이받고 충돌하는 코스에서 빼내기 위해 조사하는 것이다.

재활용 : 무언가를 우주로 보내려면 돈이 많이 든다. 미래에 인간이 달 기지와 같은 우주에서 장기간 생활할 경우 다양한 원자재가 필요하다.

궤도상 우주 쓰레기를 제품 형태로 재사용하려고 검토를 시작한 스타트업이 몇 군데 있습니다. 항구적인 달 기지에서 인간이 산다는 상정에서 새로운 응용도 생각할 수 있습니다.(IEEE 펠로우의 Panagiotis Tsiotras 씨)

가능성이 검토되고 있는 아이디어 중 하나로 대부분의 위성에서 사용되는 알루미늄을 고체 추진 연료로 가공한다는 것이 있다. 이렇게 만든 연료는 다른 위성에 보충하는 데 쓸 수 있고 더 큰 물체를 제어해 대기권 재진입시키는 데도 쓸 수 있다.

물론 우주쓰레기의 가장 쉬운 관리 방법은 애초에 생기지 않는 것이다. 미 연방통신위원회(FCC)가 제안한 새 룰에서는 위성이 기능 정지하면 5년 후 궤도에서 벗어날 것을 요구하고 있다.

우주 쓰레기 사이를 누비며 안전하게 쏘아 올리기가 날이 갈수록 어려워지고 있습니다. 따라서 이런 쓰레기를 수거하거나 궤도에서 빼내는 것이 중요한 관심사입니다.(IEEE 상급회원인 Antonio Pedro Timoszczuk 씨)

IEEE

https://news.yahoo.co.jp/articles/a74c041f44e3a218e4e67b0be357d20e741a54e1

時速数万kmで飛び回る–ますます増え続ける「宇宙ゴミ」問題はなぜ深刻なのか？（UchuBiz） - Ya

時速数万kmで飛び回る–ますます増え続ける「宇宙ゴミ」問題はなぜ深刻なのか？
7/31(月) 8:00配信


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UchuBiz
地球の外はゴミだらけ--時速5万kmで飛び回る「宇宙ゴミ」はなぜ深刻なのか？

宇宙は広大だが、以前より混み合うようになってきた。地球を周回する衛星の管理も難しさが増し、懸念されている。さらに、宇宙ゴミ（スペースデブリ）も悩みの種だ。なにせ宇宙ゴミは、弾丸よりずっと速い速度で地球を回っているのだから。

　10年前には1200機ほどだった地球周回軌道上の衛星は、今や7000機を下らない。それどころか、複数の通信衛星によるコンステレーション、つまりネットワーク化した通信衛星群を自前で構築する計画の民間企業が複数あるため、数千機単位で増える見通しだ。

　Deloitteは、今ある衛星コンステレーション計画がすべて完了したら、2030年には最大10個のネットワークが運用されることになり、それに含まれる衛星の総数は4万機から5万機になる、と見積もった（編集部注：「メガコンステレーション」とも言われる）。

　宇宙にあるのは、運用中の衛星だけでない。退役した衛星や使い終えたロケットの機体が、数千個は存在する。さらに、数百万個もの破片が地球の周囲を回っている。

　こうした破片は、衛星の分解や衛星同士の衝突で生じたもので、宇宙が混雑するほど衝突は起こりやすくなってしまう。宇宙ゴミとの衝突が予想されるとして、ロケットの打ち上げが中断されたり延期されたりした例も出てきている。

　「今後の宇宙での活動を安全にするため、宇宙ゴミの除去は重要な問題です」（米国電気電子学会＝IEEE上級会員のFernando Buarque de Lima Neto氏）

　宇宙ゴミは秒速9マイル（およそ秒速14.5km、時速5万2200km）以上という弾丸の約10倍もの速度で飛んでいるので、小さな破片でも衝突すると衝撃は極めて大きい。欧州宇宙機関（ESA）によると、4インチ（約10cm）より大きな破片は3万6000個以上あり、もっと小さなものは数千万個に上るという。きちんと追跡されている宇宙ゴミもあるが、それはほんの一部だ。

　現在、宇宙ゴミの除去を目的とする重要な研究が、世界中で行われている。最新のアイデアをいくつか紹介しよう。

宇宙タグ：注目の新たな対策は、港で大型船を移動させるタグボートならぬ、宇宙タグだ。宇宙タグを使うと、衛星をある軌道から別の軌道へ移動させたり、燃料切れで機能停止しそうな衛星に燃料を補充して寿命を延ばしたりできる。宇宙タグは、宇宙ゴミを引っ張って地球の大気圏へうまく再突入させ、焼却処分することにも使える。

レーザー：大きさが1cmから10cmの宇宙ゴミは、数え切れないほど多い。そうしたゴミ同士が衝突したり、ゴミがより大きな物体とぶつかったりすると、新たに大量のゴミが宇宙にばらまかれる。この問題への対策として、レーザー利用を提唱する研究者たちがいる。ただし、レーザーで宇宙ゴミを直接始末するのではなく、ちょっと突っついて衝突するコースから外すために照射するのだ。

リサイクル：何かを宇宙へ送るには、とてもお金がかかる。将来、人間が月基地のような宇宙で長期間生活する場合、さまざまな原材料が必要だ。

　「軌道上の宇宙ゴミを製品の形へ再利用しようと、検討を始めたスタートアップがいくつかあります。恒久的な月基地で人間が暮らすという想定から、さらなる応用も考えられます」（IEEEフェローのPanagiotis Tsiotras氏）

　可能性が検討されているアイデアの1つに、大抵の衛星で使われているアルミニウムを固体推進燃料へ加工する、というものがある。こうして作った燃料は、ほかの衛星への補充に使えるし、もっと大きな物体を制御して大気圏再突入させることにも使える。

　もちろん、宇宙ゴミの最も簡単な管理方法は、そもそも生じさせないことだ。米連邦通信委員会（FCC）の提案した新ルールでは、衛星が機能停止したら5年後に軌道から外すことを求めている。

　「宇宙ゴミのあいだを縫って安全に打ち上げることが、日に日に難しくなっています。そのため、このようなゴミを回収したり軌道から外したりすることが、重要な関心事です」（IEEE上級会員のAntonio Pedro Timoszczuk氏）

IEEE