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우주 쓰레기


1. 우주 쓰레기

  • 지구 궤도를 도는 인공 물체들 중 수명을 다한 인공위성이나 로켓의 상단부, 인공위성을 분리할 때 발생한 각종 파편들
  • 지름 1 cm 이상인 것만 60만 개 이상으로 추정되며, 그 중 2만 개 정도는 레이더와 망원경 등으로 추적하고 있다.


2. 우주 쓰레기의 피해

  • 지상으로 낙하해 인명 피해를 내는 일은 거의 없지만, 8 km/s의 초고속으로 움직이고 있으므로 인공위성, 유인 우주선, 국제 우주 정거장 등과 충돌할 경우 치명적인 피해와 여러 가지 간접적인 피해를 입힐 수 있다.


3. 우주 쓰레기 사건

  • 위성 요격 미사일 실험(2007, 중국) : 중국이 자체 개발한 위성 요격 미사일로 865 km 상공의 자국 인공위성을 요격하는 실험을 수행한 사건. 실험은 성공적이었으나 지구 궤도에 2,300개 이상의 파편이 생긴 것으로 추정된다.
  • 인공위성 충돌 사고(2009) : 미국의 통신 위성 이리듐 33호와 러시아의 군사 위성 코스모스 2251호가 시베리아 상공 789 km에서 충돌하여 파괴된 사건. 1,700개 이상의 파편이 생겼을 것으로 추측된다.

지구 궤도 상의 우주 쓰레기 분포


◇ 우주 쓰레기의 운동 에너지

  • 인공위성의 속도 : 지상에서 한쪽 방향으로 던진 물체는 중력에 의해 땅으로 떨어진다(A). 더 빠른 속도로 던진 물체는 땅에 떨어지기 전에 더 멀리까지 날아간다(B). 충분히 빠르게 던지면 계속 떨어지더라도 지구가 둥글기 때문에 물체는 지면에 닿지 않고 출발 지점으로 돌아오게 된다(C). 공기의 저항이 없다면 영원히 지구 주위를 돌게 되면서 인공위성이 되는 것이다(D). 이때 물체의 속력은 만유인력과 원심력의 평형식에서 계산할 수 있다.이 값을 계산하면 약 7.9 Km/s가 되는데, 이를 제1 우주 속도라고 한다. 인공위성의 궤도 반지름이 클수록 지구의 중력이약해지므로 인공위성의 속도는 느리다. 적도 상공 36,000 Km 상공의 궤도를 공전하는 정지 위성의 궤도 속도는 3.1 Km/s 정도이다. 지구 궤도 상의 우주 쓰레기가 지구 주위를 공전하는 속도도 인공위성의 속도와 같다.
  • 우주 쓰레기의 운동 에너지 : 운동 에너지는 속력의 제곱에 비례하므로, 우주 쓰레기의 질량이 작아도 충돌 시 충격은 크다. 8 Km/s 의 속력을 갖는 1 g의 물체가 가진 운동 에너지는 시속 29 Km로 달리는 1 t 무게의 자동차가 가진 운동 에너지와 맞먹는다. 우주 쓰레기가 가진 운동 에너지가 이렇게 크기 때문에 아주 작은 물체와의 충돌에 의해서도 큰 피해를 입을 수 있다.


4. 우주 쓰레기를 줄이기 위한 실천 계획

  • 수명이 다한 인공위성을 지구 대기권으로 유도하여 태워 버리는 방법
  • 레이저 빗자루 : 지상에서 레이저 광선을 발사하여 우주 쓰레기를 궤도에서 이탈시키는 방법
  • 전자기 밧줄 : 인공위성에 설치한 전기 와이어가 지구 자기장과 상호 작용하여 인공위성이 지구대기권으로 떨어지도록 유도하는 방법
  • 끈끈이 풍선 : 가스를 채운 풍선에 우주 쓰레기를 붙여 지구 대기권으로 끌어내리는 방법
  • 기타 다양한 방법이 연구되고 있으나, 모두 막대한 비용이 들고, 안전상의 문제도 있어서 아직 실용화된 방법은 없다.


관련문제

문제

01

그림은 지구 궤도 주변의 우주 쓰레기의 분포를 나타낸 것이다. 우주 쓰레기에 대한 설명으로 옳지 않은것은?

<보기>


우주 쓰레기


선택지

① 지구 저궤도에 주로 분포하고 있다.

② 계속 증가하고 있어서 앞으로 큰 문젯거리가 될 것이다.

③ 주로 수명이 다된 인공위성이나 파편들로 이루어져 있다.

④ 모든 우주 쓰레기는 망원경과 레이더로 추적할 수 있다.

⑤ 질량은 작지만 속력이 빨라 큰 운동 에너지를 가지고 있다.

정답 :

해설 :

전체 우주 쓰레기중 극히 일부만이 망원경과 레이더로 추적되고 있으며, 특히 크기가 작은 파편의 경우는 추적이 불가능하다.

문제

01

그림은 NASA에서 발표한 우주 쓰레기 수량에 대한 자료이다. 그림에 대한 설명으로 옳지 않은것은?

<보기>


우주 쓰레기 그래프


선택지

① 우주 쓰레기의 수량은 꾸준히 증가하고 있다.

② 미사일 방어망은 우주 쓰레기 감소에 도움이 된다.

③ 우주 쓰레기 중 추적 불가능한 작은 파편이 훨씬 많다.

④ 인공위성의 위치 정보를 국제적으로 공유할 필요가 있다.

⑤ 우주 쓰레기는 A와 B 같은 사건에 의해 크게 증가할 수 있다.

정답 :

해설 :

2006년 위성 요격 미사일 실험은 우주 쓰레기의 수량을 크게 증가 시켰다.

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  2. 2.생동하는 지구

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    2. 2 . 유체 지구의 변화

  3. 3.위기의 지구

    1. 1 . 환경 오염

    2. 2 . 지구 기후 변화

  4. 4.다가오는 우주

    1. 1 . 천체 관측

    2. 2 . 우주 탐사

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