민폐 인공위성 - '위성통신망 봅시다

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얼마 전 미국의 민간 우주 큰 기업 스페이스 X가 그들의 대형 위성 통신망 계획인 스타 링크(Starlink)계획의 실현을 위해서 1스타 링크 미션으로 60개의 인공 위성을 발사했다. 관성을 이용한 특이한 위성 분리 방식 때문에 60개의 위성은 서로의 거리가 매우 매우 천천히 멀어졌으며 이로써 지구에서는 이들 위성이 기차처럼 줄줄이 관측됩니다. 이를 현재의 스타 링크 열차(Starlink Train)이라고 부르고 있지만, 어느 정도 괜찮은 신기한 것인지 독 1의 UFO관련 사이트에서는 스타 링크를 UFO라고 칭하고, 외계인과의 접촉이 가까워졌다고 이야기하는 보고의 건이 150건이 넘었다고 할 것입니다. 그런데, 이로 인해 촉발된 "저궤도 인공위성 통신망 논란"이 점점 커지고 있습니다. 이 글에서는 이것에 대해 알아보려고 합니다.​ 현재 다양한 큰 기업들이 고도 약 500km의 지구 저궤도에 수많은 위성을 만들어 대형 통신망을 구축하는 사업을 추진하고 있습니다.. 대표적으로 OneWeb과 Starlink가 있습니다. 이번에 발사된 스타 링크 위성 60개는 스타 링크 계획의 1부 1뿐 최종적으로 12000개의 위성을 저궤도에 안착시키는 것이 이 계획의 목표이다. 반면, 저궤도 위성통신망에는 치명적인 약점이 존재할 것입니다. 바로 빛 공해다.​

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하나 반적으로 빛공해라고 하면 밝은 도시의 빛이 밤에 청하강시에 반사되어 별이 잘 보이지 않는 것을 의미한다. 수많은 자라에서 진행되는 도시화와 선진국의 대도시 때문에, 점점 천체관측의 입장이 좁아져 갑니다. 그래서 제하나최근 위성망 때문에 파란하항시 자체에서도 빛공해가 생성되는 방안입니다. 저궤도에 띠고 있는 물체가 햇빛을 반사하면 지구에서 매우 잘 보이는데 대표적인 예시가 국제우주정거장이고 우주정거장은 지구에서 보이는 가장 밝은 물체 안에 들어갈 것이다. 제가 찍은 위의 사진인 이리듐 플레어도 마찬가지입니다. 그런데, 적어도 수백 개의 위성 이상이 궤도에 위치한 대형 위성통신망 사업이 차례로 진행된다면, 이러한 밝은 위성들이 많이 등장할 것입니다. 그렇기 때문에 새로운 "빛공해"라고 부르는 것입니다.도시의 빛이 파란하강시에 반사되어 날이 새는 우리가 보통 부르는 "빛공해"는 생태계에도 좋지 않은 영향을 미치고, 천문학자에게도 천체관측 가능한 위치를 제한해 버립니다. 제대로 관측하려면, 강원도의 오지로 가야 비교적 만족스러운 푸른 하항시를 얻을 수 있습니다. 반면, 인공위성에 의한 새로운 형태의 빛 공해는 다릅니다. 위에서 설명한 바와 같이 인공위성이 햇빛을 반사하여 밝게 보이는데, 이것은 특정 장소를 가리지 않고 빈번하게 하나하나의 현상입니다. 게다가 위성이 수없이 많기 때문에 빈도수가 훨씬 항상적으로 갈 것입니다. 이러한 새로운 형태의 빛 공해는 푸른 하항시를 '밝게'하는 것은 아니지만 푸른 하항시를 가로질러 지면을 가기 때문에 대형 망원경의 관측을 방해할 것이다. 한정된 개수의 위성이 궤도에 있을 때에는 어느 가끔 어디에 위성이 가질지 계산해서 그곳을 관측하지 않으면 되지만 위성이 기하급수적으로 많아지는 경우는 아무런 의미가 없습니다. 즉, 우주정거장의 자신의 이리듐 위성처럼 조금 밝게 보이는 것과 달리, 스타링크와 같은 위성수가 굉장히 자신이 많은 통신망은 여러 개 찰싹찰싹 돌아가기 때문에 문재가 심각해지는 것입니다. ​

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실제로 이번에 발사된 스타 링크 60개를 소견하고 보겟슴니다. 위 사진은 America의 로웰 천문대에서 촬영된 사진인데, 우연히 스타링크 위성이 망원경 시야에 들어가 사진을 부쉈습니다. 새로운 "위성광공해"의 적절한 예시입니다. 한 궤도면에 60개가 발사됐을 뿐인데 벌써 천문대에서는 우연히 찍혔기 임니다니다. 60개만으로도 이 슴니다. 그렇다면 스타 링크 계획의 최종 목표는 12000개의 위성이지만, 이러한 위성이 실제로 전체 궤도에 오르면 어떤 일이 일어납시다. ​ 일단 현재 60개의 위성이 궤도에 오른 상황에서 관측되는 스타 링크 위성은 총 3개 그룹에 나쁘지 않아 눕히어 관측되고 있는 슴니다. 아내 sound궤도에 올랐을 때는 한 그룹에서 개인의 것이 대충 겉보기 등급-1정도의 밝기를 냈 옷슴니다. 이 정도면 밤하 항구시에서 가장 밝은 별의 시리우스급으로 매우 밝은 축에 속합니다. 다음의 고도를 더 올린 현재는 눈으로 그렇게 잘 보이지 않는, 겉보기 등급 4~5정도의 밝기를 보이고 있는 것으로 관측되고 있는 슴니다. 도시에서는 보이지 않지만, 약간 도시에서 친국어가 아니더라도 관측되는 정도로, 실제로 관측담이 상당수 들려오고 있습니다.​

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네덜란드 전파 천문 학회의 Cees Bassa라는 한 천문학자의 계산에 따르면 런던 정도의 위도에 위치한 육지에서는 스타 링크의 중간 목표인 일 600개의 위성만 궤도에 오르더라도 언제 나쁘지 않고 머리 위에는 84개의 위성이 떠오르고 있어 날이 토우고나프지앙 잘 될 무렵, 그리고 여름의 경우에는 한밤중까지도 항상 약 한 5개의 위성이 30번 고도 위에서 움직이며 눈에 보이는 것이라고 합니다. (여름과 겨울의 차이점은 다음에서 설명하겠습니다.)도 군 다 나쁘지 않음 2000개의 위성이 대등한 고도로 모두 올랐다고 소가족으로 했을 때는 여름의 경우에 밤 동안 70~일 00개의 위성이 눈에 보인다고 계산했습니다! 이것은 상당히 심각한 숫자입니다. 눈에 보이는 것이 70~일 00개면 우리 같은 사람들이 시골에 나쁘지 않고 가서 장 노출/한바퀴 사진을 찍고도 스타 링크 궤적이 크게 찍힌다는 의미 이프니다니다. 보통 눈으로 보고 있어도 늦지 않은 것이 보이는 수준이라는 것입니다. 물론 실제로 스타링크가 기록하는 밝기가 밝혀지지 않았기 때문에 이는 일구설의 추측일지도 모르지만, 이에 근접한 결과가 나쁘지 않다는 것은 부인할 수 없습니다.​

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그렇다면, 이런 결과를 낼 수 있겠군요. 어쨌든 상당수의 위성이 상당한 밝기로 밤하늘을 가로지르리라는 것입니다. 현재도 약 5000개의 위성이 지구 주위를 돌고 있어 밝은 위성과 로켓 잔해가 밤하늘을 가로지르고 있지만 천문대에서는 이를 통한 관측 계획을 밝히고 성공적으로 관측을 이어받아 저보고 가고 있습니다. 물론 머리가 아프긴 해요. 일부 천문학자들은 이에 대해 끊임없이 이의를 제기해 왔습니다. 과인 스타링크와 같은 거대한 위성통신망이 구축되면, 별 하늘의 모든 점에 밝은 위성이 하과인 하과인은 지과인 셈이니, 천문대와 천문학자 입장에서는 더욱, 비교할 수 없을 정도로 곤란해지는 상황이 찾아옵니다. 즉, 기술이 과학의 발목을 잡게 된 것이다.지면에서 작동하는 망원경의 관측에는 엄청난 해가 된다는 것은 부정할 수 없는 사실이 되었습니다. 그렇다면, 지구의 궤도를 도는 우주관측위성은 어떨까요? 이 위성들은 대부분 스타링크보다 높은 고도에서 지구를 돌고 있습니다. 참 제, 허블의 같은 망원경은 스타 링크와 수십 km의 차이 그와잉지 없는 500km부근을 돌고 있는데, 이런 사실에서 보듯 스타 링크 같은 대형 위성 통신망이 우주 망원경 같은 우주 관측 위성에도 어떠한 영향을 줄 가능성은 있습니다. 물론 땅에 비하면 너무 작지만요.​

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이러한 대형 위성통신망인 '빛공해' 언쟁에 대해 스페이스X의 CEO 엘런·마스크가 답변했습니다. 사실 이 답전천 제가 이 글을 올리게 된 계기가 되었습니다. 이론 머스크는 이 언쟁에 대해, 국제우주정거장은 불이 켜져 있고 매우 크기 때문에 지구에서도 잘 보인다. 그리고 별이 보일 무렵이 되면, 위성은 보이지 않을 것입니다"라고 대답하기도 하지만, 이것은 이 사건에 대해, 이처럼 인공위성에 대해 최소한의 이해가 되지 않고 있음을 보여주고 있습니다. 국제우주정거장이 지구에서 매우 밝게 관측되는 이유는 불이 있어서가 아닙니다. 매우 클 뿐입니다. 반만 맞는 "이예기" 인걸요. 또, '별이 보일 무렵'에는 인공위성은 관측되지 않는다고 했는데, 위의 제가 찍은 이리듐 플레어 사진만 봐도 별이 잘 보입니다. 위성은 해가 지지 않아도 계속 보이고 완전히 지구 그림자에 들어갈 때까지는 계속 관측됩니다. 이것은 인공위성이 햇빛을 반사하기 위함이고, 지면의 관측자 입장에서는 밤이지만, 인공위성 입장에서는 여전히 햇빛을 받고 있을 때이므로, 햇빛을 반사하여 인공위성이 밤에 보이게 되는 것입니다. 왕달에는 밤중에는 보이지 않고 해질 녘에 나쁘지 않아 보이지만 여름에는 밤중에도 보일 수 있습니다. 이론 머스크는 또 "우리는 망원경을 우주로 빨리 보내야 합니다"라고 말했는데, 이것은 불합리합니다. 우주에 망원경을 싣는 비용은 그야말로 천문학적인 것입니다. 현재 NASA가 수많은 발사를 연기하며 고전하고 있는 차세대 우주망원경 "제임스웹 우주망원경"의 사례만 봐도, 그 비용은 짐작할 수 없고 그에 따른 노력 또한 지수함수적으로 증가합니다. 반면 땅의 망원경은 이론상 약간 거의 무한대로 크게 지을 수 있으면서도 성능은 우주망원경을 넘어설 수 있습니다. 또, 일론 머스크는 "스타링크 위성의 반사율을 줄일 수 있는 노하우를 고안했다"고 발표하고 있습니다. 이 사건을 인식하고 실질적인 대책을 강구해 온 것입니다. 스타링크 반사율을 줄여도 여전히 오전에는 궤도에 수많은 위성 수 때문에 다툼이 불가피하고 또한 스타링크 위성 표면적의 대부분을 차지하는 태양전지판의 반사율을 줄일 수 없어 어디까지 효과가 나올지 궁금합니다.

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나는 이 글에서 무조건 스타링크 시스템을 비난하고 싶은 것은 아닙니다. 일론마스크가 원하는, 저세계의 어떤 자신이라도 저렴하게 이용할 수 있는 고속 인터넷 사업에는 전적으로 공감하고 지지하는 바입니다. 기술의 발전이군요. 그렇기 때문에, 이 과정에서 절대 다른 분야에 해를 끼치면 안됩니다. 기술의 발전을 위해 다른 중요한 분야가 희생되는 일은 절대 있을 수 없습니다. 게다가 2개 분야가 밀접한 관련이 있다면요. 자연과학을 희생하며 공학 발전을 꿈꾸는 것은 불가능합니다. 그래서 나는 이 글에서 스타 링크 계획을 포함한 현재 9개 중소 기업이 계획하고 있는 저궤도 위성 통신망 계획을 비판하는 슴니다. 감사합니다민간 우주 중소기업 Strato Launch Systems가 회사를 그만둔다는 정보가 있습니다.

본문 참고: by Loren Grush