지구 재돌입 인공위성, 완전히 타는 부품 개발중

보통 역할을 마친 인공위성은 사용 중인 인공위성과 부딪치지 않게 무덤 궤도로 유도하거나 의도적으로 대기권에 재돌입해 불타게 하고 사람이 없는 바다에 떨어뜨려 처리한다. 그런데 때론 통제 위성이 지구로 낙하할 수도 있기 때문에 유럽우주국 ESA 연구팀이 통제 불능이 된 위성이 지구에 낙하해도 완전히 태워버릴 수 있는 부품 개발을 진행하고 있다고 한다.

위성이나 우주선이 대기권에 재돌입할 때 고속으로 전방 고기가 분쇄되기 때문에 공기 중 분자를 강타해 단열 압축이 생겨 뜨겁다. 따라서 고온으로 우주선은 각도와 속도를 조정하고 최고 온도 상승을 막아내는 역할을 마친 인공위성을 재돌입할 때에는 일부러 깊은 각도로 돌입해 온도를 올려 지표면에 낙하하기 전에 태워지게 한다. 구성 요소가 남아도 바다 한가운데 등 인적 피해가 일어나기 어려운 장소로 떨어뜨리는 게 요구된다.

하지만 때론 인공위성이 통제 불능 상태로 낙하할 때도 있고 재진입할 때 열로 부품이 다 불타지 않고 인적 피해가 발생할 수 있는 장소에 낙하할 가능성도 있다. ESA에 따르면 인공위성이나 우주선 운영자는 기체가 통제 불능 상태로 낙하할 때 인적 피해가 일어날 위험을 1만분의 1 미만으로 억제해야 하며 엔지니어는 낙하하는 모든 부품이 다 탈 수 있도록 최선을 다하고 있다.

인공위성 중에서도 특히 불타기 어려운 것으로 알려진 건 위성에 전력을 공급하는 태양광 패널 각도를 제어하는 태양 전지 어레이 드라이브 SADM이라는 부품이다. SADM은 우주 공간에서 위성이 작동하는데 필요한 부품이지만 부피에 강철과 티타늄 등 재료를 사용한 탓에 위성을 해체하기 어렵게 하고 있다.

따라서 ESA는 노르웨이 군수 기업인 KDA, 독일 소프트웨어 기업인 HTG(HyperschallTechnologieGöttingenGmbH), 독일항공우주센터 DLR 등과 협력해 대기권에 재돌입할 때 제대로 태워지는 SADM 개발에 착수했다.

먼저 연구팀은 대기권에 재돌입할 때 상황을 알 수 있게 해주는 모델링 소프트웨어 SCARAB를 개발하고 SADM을 다양한 조건으로 조정해 어떻게 재돌입해야 빠르게 태워지는지 조사했다. 그 결과 나사 1개를 융점이 낮은 알루미늄으로 대체하면 더 높은 고도에서 붕괴를 촉ㅈㄴ해 지표에 도달하기 전에 불타는 게 가능하다고 판명했다고 한다.

이어 연구팀은 알루미늄 나사를 이용한 SADM 모형을 만들었다. DLR이 소유한 LK3 플라즈마 풍동(LK3 plasma wind tunnel)을 이용해 대기권에 재돌입할 때 상황을 재현하고 실제로 SADM이 태워지는지 여부를 조사했다. 그 결과 이번 실험에선 SCARAB 시뮬레이션 테스트 결과와 일치하는 결과를 얻을 수 있었다고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.