NASA의 우주 쓰레기 감시 프로그램, 어떤 방식으로 운영될까?

1. NASA의 우주 쓰레기 감시 프로그램: 왜 필요한가?

인공위성, 로켓 잔해, 미세 파편 등 지구 궤도를 떠도는 **우주 쓰레기(Space Debris)**는 인류의 우주 개발에 있어 큰 위협이 되고 있다. 특히 국제우주정거장(ISS), 통신위성, 기상위성 등과 충돌할 위험이 높아짐에 따라, 이를 감시하고 추적하는 시스템이 필수적이다. NASA는 SSA(Space Situational Awareness, 우주 환경 인식) 프로그램을 통해 우주 쓰레기의 실시간 감시 및 추적을 수행하고 있다.

NASA의 우주 쓰레기 감시 프로그램은 크게 우주 감시 네트워크(SSN, Space Surveillance Network), ORDEM(Orbital Debris Engineering Model), 그리고 Conjunction Assessment Risk Analysis(CARA) 시스템으로 구성된다. 이 시스템들은 **저궤도(LEO), 중궤도(MEO), 정지궤도(GEO)**를 포함한 다양한 높이의 우주 쓰레기를 감지하고, 충돌 가능성을 예측하는 역할을 한다. NASA는 이러한 감시 시스템을 활용해 매년 수천 건 이상의 충돌 가능성을 분석하며, 이를 통해 인공위성과 우주 정거장을 보호하는 조치를 취하고 있다.

2. 우주 감시 네트워크(SSN): 지구 전역에서 우주 쓰레기 추적

NASA는 미 공군과 협력하여 **우주 감시 네트워크(SSN)**를 운영하고 있다. SSN은 지상 기반 레이더, 광학 망원경, 우주 기반 센서를 활용하여 지구 궤도를 떠도는 우주 쓰레기를 감시하는 시스템이다.

• 주요 감시 시스템
  • 지상 레이더(Space Fence): 강력한 레이더 시스템을 통해 10cm 이상의 작은 우주 쓰레기까지 감지 가능하며, 특히 **저궤도(LEO)**에서 효과적인 감시를 수행한다.
  • 광학 망원경: 정지궤도(GEO)에서 움직이는 위성이나 쓰레기를 추적하는 데 사용되며, 날씨가 맑은 날에 효과적으로 작동한다.
  • 우주 기반 센서: 지상 감시의 한계를 극복하기 위해 NASA는 우주에서 직접 감시하는 시스템을 연구 중이다.

NASA는 SSN을 통해 약 27,000개 이상의 우주 쓰레기를 추적하고 있으며, 이 데이터는 국제 협력을 통해 공유되어 전 세계 우주 기관이 활용할 수 있도록 제공된다.

3. ORDEM(Orbital Debris Engineering Model): 우주 쓰레기 시뮬레이션 및 분석

NASA는 단순히 우주 쓰레기를 감시하는 것뿐만 아니라, 데이터를 바탕으로 미래에 발생할 가능성이 있는 충돌 위험을 분석하고 있다. 이를 위해 개발된 시스템이 **ORDEM(Orbital Debris Engineering Model)**이다.

• ORDEM의 주요 기능
  • 우주 쓰레기의 분포 예측: 과거 데이터를 활용하여 특정 궤도에서 얼마나 많은 우주 쓰레기가 존재하는지 모델링한다.
  • 충돌 위험 평가: 인공위성, 우주 정거장과의 충돌 확률을 분석하여 NASA 및 민간 기업에게 위험 요소를 경고한다.
  • 위험 감소 전략 수립: 위성 운영자들이 충돌을 피할 수 있도록 궤도 변경 등의 조치를 제안한다.

이러한 ORDEM 시스템은 NASA뿐만 아니라, 유럽우주국(ESA), 일본 우주항공연구개발기구(JAXA), 민간 우주 기업(SpaceX, OneWeb) 등에서도 활용하며, 글로벌 차원의 우주 쓰레기 관리 전략을 수립하는 데 기여하고 있다.

4. CARA(Conjunction Assessment Risk Analysis): 충돌 위험 분석 및 회피 전략

우주 쓰레기가 늘어나면서, NASA는 충돌 위험 분석 및 회피 전략을 수립하는 것이 매우 중요해졌다. 이를 위해 CARA(Conjunction Assessment Risk Analysis) 프로그램을 운영하고 있으며, 이 시스템은 우주선 및 위성이 우주 쓰레기와 충돌할 가능성을 사전에 분석하여 대응할 수 있도록 한다.

• CARA의 주요 기능
  • 우주 쓰레기 경보 시스템 운영: 특정 위성이 우주 쓰레기와 충돌할 위험이 감지되면, 위성 운영자에게 경고 메시지를 발송한다.
  • 충돌 회피 기동(Manoeuvre Planning): 충돌 위험이 높은 경우, 위성을 궤도 수정(Orbit Adjustment)하여 안전한 경로로 이동하도록 한다.
  • 실시간 데이터 공유: NASA는 미 우주군(Space Force), ESA 등과 협력하여 실시간 데이터를 공유하며, 국제 공동 대응 체계를 운영하고 있다.

NASA는 CARA를 통해 국제우주정거장(ISS)의 충돌 위험을 지속적으로 모니터링하며, 최근 몇 년 동안 수차례의 회피 기동을 수행하여 안전을 유지해왔다. 이처럼 CARA는 실제 위성 및 우주 정거장을 보호하는 데 필수적인 역할을 하는 시스템이다.