위성을 대량 발사해 실현하는 인터넷 통신망을 메가컨스텔레이션(megaconstellations)이라고 한다. 가장 잘 알려진 건 스페이스X가 선보인 스타링크(Starlink)로 모두 4만 2,000기를 발사할 예정이며 텔레샛(Telesat), 로켓랩(Rocket Lab), 원웹(OneWeb), 아마존 등도 있다.
캘리포니아공대 연구팀이 이런 메가컨스텔레이션이 주는 영향을 조사해 논문을 공개했다. 지금 당장보다 앞으로 지금 추세처럼 계속 위성이 늘어나면 앞으로 어떻게 될지 알 수 없다. ZTF가 관측에서 사용하는 건 광학 파장과 적외선 파자 모두다. 이틀마다 밤하늘 전체를 스캔해 소행성과 혜성 출현, 별 암전, 중성자성 충돌 등 급격한 변화가 없는지 관측한다. 조사에선 아카이브가 보존한 2019년 11월부터 2021년 9월까지 데이터를 분석해봤지만 무려 스타링크에 의한 광적이 5,301개 비치고 있었다. 스페이스X가 발사하는 위성이 늘어나면서 영향을 받는 화상 수도 늘고 있다는 게 재확인된 형태다.
그 중에서도 영향이 큰 건 이른 아침과 저녁에 촬영한 사진. 2019년 말에는 밝은 사진 0.5% 미만에 비치는 정도였던 게 2021년 8월에는 18%로 급증하고 있었다. 스타링크는 지상 550km 저궤도를 날아가는 위성망으로 태양이 수평선에 가까운 일출과 일몰 시간대에는 햇빛을 타고 천체 관측에 방해가 되어 버린다.
천문학 전문가는 일출과 일몰 시간대에 태양 부근을 관측해 지구 접근 중 소행성이 있는지 엿보는 것이며 ZTF(Zwicky Transient Facility)가 완전히 금성 궤도 내에 있는 첫 소행성2020 AV2를 발견한 것도 이 접근법에 의한 것이다.
그런데 논문에 따르면 스타링크 위성 발사 대수가 1만 대 그러니까 스페이스X 예정에 따르면 2027년 이를 달성하면 이 시간대에 촬영하는 ZTF 천체 화상 모두에 최소한 1개는 위성광 흔적이 비친다는 계산이다. 스페이스X는 1월 18일에도 팔콘9 로켓으로 스타리크 위성 49기를 저궤도에 발사해 스타링크 전체 위성은 2,000기를 넘겼다. 머지 않은 미래에는 일출과 일몰은 전멸이 되어 버릴 수도 있다.
그렇다면 다른 시간대는 괜찮을까. 스타링크 위성 단독으로 다른 시간대 사진에는 영향이 나오지 않을 것으로 예상되지만 타사 위성이 더높은 궤도에 발사되면 다른 시간대 관측에도 지장이 발생할 가능성은 부인할 수 없다. 참고로 원웹이 예정하고 있는 운용 고도는 상공 1,200km다.
연구팀은 위성 광적 1개로 손상되는 픽셀수도 검증해봤다. ZTF 천체 화상 1장 중 전체 픽셀수 추정 0.1%로 많은 수준은 아니라고 한다. 연구팀은 위성 광적 그림자에 숨겨진 소행성이나 천체 현상을 간과할 가능성도 있지만 흐린 하늘 등 날씨 영향에 비하면 ZTF에 있어선 작은 영향이라고 할 수 있다고 밝히고 있다.
2020년 스페이스X는 반사 예방을 위한 바이저를 달거나 대책을 실시한 바 있다. 덕분에 이번 조사에선 스타링크 위성 밝기는 4.6분의 1로 줄었다. 다시 말해 지금은 6.8등급이다. 눈으로 보이지 않게 된 건 개선점이지만 미 천문학회가 저궤도 위성에 요구하는 광도는 7 이상이다. 아직은 더 노력이 필요한 셈이다.
논문이 검증한 건 ZTF 관측에 주는 스타링크 영향에 한정된 것이다. 천문대와 위성에 따라 영향 정도는 달라진다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.