태양 활동이 극대기 대비 70%에 이르면 수명을 다한 인공위성 같은 우주 쓰레기 추락 속도가 급격히 증가한다는 연구 결과가 나왔다. 다수의 우주쓰레기가 하늘에서 동시다발적으로 쏟아지는 ‘터닝 포인트’가 규명된 것이어서 향후 지상 피해 방지 등에 활용될 것으로 보인다.

인도 우주연구기구(ISRO) 소속 비크람 사라바이 우주센터 연구진은 6일(현지시간) 국제학술지 ‘프런티어스 인 애스트로노미 앤드 스페이스 사이언스’를 통해 태양 활동 수준과 우주 쓰레기 추락과의 연관성을 정량적으로 분석한 자료를 공개했다.

태양 활동은 11년을 주기로 극대기를 반복한다. 극대기 때에는 태양 표면에 흑점이 확 늘어난다. 흑점에서는 거대한 폭발인 ‘플레어’와 전기적 성질을 띤 입자가 우주로 튀어 나가는 ‘코로나 물질 방출(CME)’이 발생한다. 이런 현상은 지구 대기권의 공기 입자를 부풀어 오르게 한다. 그러면 원래는 공기가 희박했던 높은 지구 고도에서 공기가 일시적으로 짙어지는 이상 현상이 생긴다.

이런 일이 벌어지면 희박한 공기를 가르고 거침없이 지구 주변을 돌던 우주 쓰레기가 평소보다 커진 공기 저항 때문에 속도를 잃으며 지상 방향으로 빠르게 떨어지기 시작한다.

연구진은 ‘태양 활동이 정확히 어느 정도 활발해질 때, 우주 쓰레기 추락 속도가 급증하느냐’에 대한 답을 구하기로 했다. 연구진은 1960년대 발사돼 고도 600~800㎞를 돌고 있는 17개 우주 쓰레기를 골라서 36년간 수집된 데이터를 분석했다. 우주 쓰레기는 임무가 종료된 인공위성들이었다.

분석 결과, 우주 쓰레기가 지표면으로 추락하는 속도가 폭발적으로 빨라지는 구간이 있었다. 태양 활동이 극대기의 67~75%에 이를 때였다. 과학계에서는 태양 활동 극대기 기준을 ‘태양 전파 세기(SFU)’가 약 200SFU에 도달할 때라고 보는데, 태양 활동이 130SFU를 찍을 때쯤 우주 쓰레기 추락 속도가 극적으로 높아졌다.

태양 활동 67~75% 구간이 우주 쓰레기를 지상으로 빠르게 잡아끄는 터닝 포인트라는 뜻이다. 터닝 포인트에 도달한 우주 쓰레기 추락 속도는 태양 활동 극소기(80SFU)와 비교하면 최소 4배 빨라졌다. 반면 SFU 수치가 80에서 100으로 변할 때는 추락 속도가 거의 변하지 않았다.

연구진은 논문에서 “태양 활동이 활발해지면 공기 저항이 증가한다는 일반적인 사실은 기존에도 알려져 있었지만, 이번 연구는 그런 상관관계를 정량화했다는 데 특징이 있다”고 했다.

연구진 분석은 우주 쓰레기가 대기권을 뚫고 지상으로 재진입할 가능성을 예측하는 데에도 중요한 참고 자료가 될 것으로 보인다. 언제 우주 쓰레기가 유독 많이 낙하할지를 계산할 수 있어 지상 피해 방지에 기여할 수 있다는 뜻이다. 연구진은 “(임무 종료 뒤에는 우주 쓰레기가 되는) 인공위성에 대한 연료 주입량과 수명 예측 등에 이번 분석이 활용될 것으로 기대한다”고 덧붙였다.