2009년 인공위성 충돌 사고

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1. 개요
2. 충돌
- 2.1. 충돌 이전 상황
- 2.2. 충돌의 원인과 결과
3. 우주 쓰레기
- 3.1. 우주 쓰레기 추적 및 관리
- 3.2. 지상 낙하 보고
4. 국제 사회의 대응과 과제
- 4.1. 추가적인 인공위성 충돌 사례
참조

1. 개요

2009년 인공위성 충돌 사고는 2009년 2월 10일, 운용 중이던 미국 상업 위성 이리듐 33과 임무를 마친 러시아 군사 통신 위성 코스모스 2251이 충돌한 사건이다. 이 충돌로 인해 두 위성은 완전히 파괴되었고, 다량의 우주 쓰레기가 발생하여 다른 위성과의 추가 충돌 위험을 높였다. 이 사고는 우주 쓰레기 문제의 심각성을 부각시키고, 퇴역 위성의 안전한 폐기 의무화에 대한 국제적 논의를 촉발시켰으나, 2023년까지 강제성을 지닌 국제 조약은 마련되지 않았다.

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2009년 인공위성 충돌 사고
개요
발생 날짜	2009년 2월 10일
시간	16시 56분 (UTC)
위치	시베리아 북위 72도, 동경 94도 부근
원인	인공위성 충돌
관련된 위성	이리듐 33 코스모스 2251
위성 정보
이리듐 33	무게: 운영 주체: 이리듐 커뮤니케이션즈 목적: 통신
코스모스 2251	무게: 운영 주체: 러시아 우주군 종류: 스트렐라-2M 통신 위성 상태: 작동 중단 (1995년부터)
충돌 정보
결과	두 위성 모두 파괴, 다량의 우주 쓰레기 발생
영향
우주 쓰레기 증가	추가적인 위성 및 우주선 운행 위험 증가
국제 우주 정거장	약간의 위험 증가
기타
최초 충돌	최초의 인공위성 간 고속 충돌 사고로 기록

2. 충돌

2009년 2월 10일 협정 세계시(UTC) 16시 56분, 시베리아 타이미르 반도 상공 약 789km 지점에서 이리듐 33과 코스모스 2251이 충돌했다. 이 사고로 두 위성은 완전히 파괴되었다.^[63]

이리듐 33은 미국의 이리듐 위성 통신망을 구성하는 위성 중 하나로, 충돌 당시 정상 작동 중이었다. 코스모스 2251은 러시아의 스트렐라 군사 통신위성으로, 1995년에 운용이 중단된 후 우주 쓰레기로 궤도에 남아 있었다. 코스모스 2251에는 추진체가 없어 궤도 조정이 불가능했다.^[64]^[65]^[66]

2. 1. 충돌 이전 상황

이리듐 33은 1997년 9월 14일 러시아의 프로톤 로켓에 실려 발사되었고, 코스모스 2251은 1993년 6월 16일 코스모스-3M 로켓에 실려 발사되었다.^[56] 코스모스 2251은 1995년에 임무가 종료되어 궤도에 남아있는 우주 쓰레기가 되었다.

두 위성이 수 킬로미터 이내로 가까워지는 일은 매일 자주 발생한다. 하지만, 수많은 잠재적 충돌 중에서 위험이 높은 충돌을 골라내는 것은 어렵다. 정확하고 최신의 위성 위치 정보를 얻는 것도 쉽지 않다. 셀렉스트렉(CelesTrak)의 계산으로는 두 위성이 584m 차이로 빗겨갈 것으로 예상되었다.^[8]

충돌 위험을 피하기 위한 궤도 변경은 연료 소비와 위성 기능에 미치는 영향(서비스 일시 중단 등)을 고려해야 하는 어려운 문제이다. 이리듐사의 존 캠벨은 2007년 6월 포럼에서 이러한 문제들과 일주일에 400번이나 발생하는 5km 이내의 근접 접근을 처리하는 어려움을 언급하며, 충돌 확률을 5천만 분의 1로 추정했다.^[53]

2. 2. 충돌의 원인과 결과

UTC 16시 56분경, 이리듐 33과 코스모스 2251이 서로 충돌하여 두 위성은 완전히 파괴되었다.^[63] 이리듐 위성은 충돌 당시에도 운용 중이었으나, 코스모스 2251은 1995년경 임무가 종료되어 퇴역한 상태였다.^[63] 코스모스 위성에는 추진체가 없었고^[64] 지상에서 통제도 받지 않았다.^[65]^[66]

원래 이리듐 33의 설계 고도는 780 km였으며, 코스모스 2251은 퇴역 이후 통제되지 않으면서 궤도가 변형되어 근지점 778 km, 원지점 803 km의 타원 궤도를 돌고 있었다.^[67]

코스모스 2251은 950kg의 러시아 스트렐라 군사 통신 위성으로, 러시아 우주군이 소유했다.^[16] 1993년 6월 16일 러시아 코스모스-3M 발사체 로켓에 의해 발사되었으며,^[2] 충돌 전에는 비활성화되어 궤도에 우주 쓰레기로 남아 있었다.

이리듐 33은 560kg의 미국에서 제작된 상업용 위성으로, 위성 전화를 위한 이리듐 위성망의 일부였다.^[2] 1997년 9월 14일 러시아 프로톤 로켓에 의해 발사되었다.

매일 수많은 우주선들이 서로 수 킬로미터 이내로 접근한다. 잠재적인 충돌을 예측하고 위험성이 높은 충돌을 식별하는 것은 어려운 일이다. 정확하고 최신의 위성 위치 정보를 얻는 것 또한 어렵다. CelesTrak의 계산에 따르면, 두 위성은 584m로 빗겨갈 것으로 예상되었다.^[8]

위험 회피 기동을 계획하는 것은 궤도 변경에 필요한 연료 소비, 위성의 정상 작동에 미치는 영향 등을 고려해야 하므로 어려운 문제이다. 이리듐의 존 캠벨은 2007년 6월 포럼에서 이러한 어려움과 일주일에 400건(5km 이내 접근)에 달하는 근접 접근에 대한 모든 알림을 처리하는 어려움에 대해 이야기하며, 결합당 충돌 위험을 5천만 분의 1로 추정했다.^[9]

미국 항공 우주국(NASA)은 이 충돌로 인해 대량의 우주 파편이 발생했다고 보고했다. 2009년 현재, 미국 우주 감시 네트워크는 500개 이상의 파편을 추적 중이지만, 최종적인 파편의 수를 예측하기에는 시간이 걸릴 것으로 보인다.^[37] 2023년에 프랑스에서 제작되고 일본 NHK E텔레의 지구 드라마틱에서 "우주 파편 ~ 우주의 새로운 위협 ~"이라는 제목으로 방영된 과학 프로그램 "SPACE TRASH"에 따르면, 이 2009년의 충돌 사고와 그 전에 일어난 중국의 인공위성 파괴로 약 3천 수백 개의 파편이 생겨난 것이 미국 우주 감시 네트워크가 관측 결과를 공표하게 된 계기가 되었다고 한다. NASA는 충돌 고도가 국제 우주 정거장(ISS)의 궤도보다 높은 궤도이므로,^[38]^[39] 2009년 2월에 예정된 우주 왕복선에 주는 위험은 낮다고 말했다.^[39] 하지만, 중국의 과학자는 파편이 태양 동기 궤도를 도는 중국 위협에 위협을 가할 것이라고 말했다.^[40]

지금까지도 몇 차례의 소규모 충돌이 일어났으며, 이들 중 많은 수가 랑데부 중이거나 의도적인 위성 파괴였다. 그 중에는 DART 위성과 MUBLCOM 위성과의 충돌,^[41] 프로그레스 보급선 M-24와 M-34 그리고 소유스 TM-17이 도킹을 시도하는 중에 일어난 유인 우주 정거장 미르를 포함한 3차례의 충돌^[42] 등이 있다. 1996년에는 프랑스 인공위성 세리즈가 우주 파편과 충돌했다.^[43] 지금까지 8차례의 잘 알려진 고속 충돌이 일어났으며, 이들은 충돌 전에는 아무도 예측하지 못했고, 충돌이 일어나고 나서 처음으로 충돌 사실을 알게 되었다.^[53]

이러한 충돌이나 근접 통과가 일어날 때마다 기능이 정지된 위성을 궤도 밖으로 이동시키는 등 안전하게 처리해야 한다는 의무를 부과해야 한다는 목소리가 높아지고 있지만, 아직 그러한 국제법은 존재하지 않는다.^[54]

3. 우주 쓰레기

2009년 인공위성 충돌 사고로 인해 다량의 우주 쓰레기가 발생했다. 미국 항공우주국(NASA)은 충돌 후 10일 만에 10cm 이상의 파편이 최소 1,000개 이상 만들어졌으며, 그보다 작은 파편도 많을 것으로 추정했다.^[68] 이 파편들은 대부분 1~2년 안에 대기권에 진입하여 연소할 것으로 예상되었다.^[73]

이 충돌은 역사상 두 번째로 큰 우주 쓰레기 생성 사건으로 기록되었다. 2016년 스페이스 뉴스는 코스모스 2251호가 1,668개, 이리듐 33호가 628개의 파편 조각을 생성했다고 보도했다.^[73]

2011년 2월 NASA 발표 기준 지구 저궤도의 우주 쓰레기 개수. 이번 충돌로 많은 위성 파편이 지구 표면에 떨어졌다.

이러한 우주 쓰레기는 국제 우주 정거장(ISS)과 다른 인공위성에 위협이 된다.

3. 1. 우주 쓰레기 추적 및 관리

미국 우주 감시 네트워크는 2011년 7월까지 이 충돌로 인해 발생한 2천 개 이상의 큰 파편을 확인했다.^[69] 2016년 1월 기준으로 코스모스 2251호의 파편 1,141개와 이리듐 33호의 파편 364개가 궤도에 남아 추적 중이었다.^[73] 충돌 14년 후에도 미국 우주 감시 물체 목록에서는 각각 1,014개^[74]와 290개^[75]의 파편을 궤도상에서 추적하고 있었다. 2023년 프랑스에서 제작되고 일본 NHK E텔레에서 방영된 과학 프로그램 "SPACE TRASH"에 따르면, 2009년의 충돌 사고와 그 이전에 발생한 중국의 인공위성 파괴로 인해 약 3천 수백 개의 파편이 발생했으며, 이는 미국 우주 감시 네트워크가 관측 결과를 발표하는 계기가 되었다.

2012년 3월 24일에는 코스모스 2251호의 파편이 국제 우주 정거장에 약 120m 거리까지 접근하여, 승무원들이 예방 조치로 소유즈 우주선으로 대피하기도 했다.^[76]

NASA는 충돌 궤도보다 약 430km 아래를 도는 국제 우주 정거장에 파편이 영향을 줄 가능성은 거의 없다고 평가했으며,^[70]^[71] 2009년 2월 말 발사 예정인 STS-119 임무에도 큰 영향은 없을 것이라고 분석했다.^[70] 그러나 중화인민공화국 과학자들은 이 파편이 태양 동기 궤도에 있는 중국 위성에 큰 위협이 될 수 있다고 지적했으며,^[72] 2011년 3월 국제 우주 정거장은 충돌 사고의 파편 때문에 회피 기동을 수행해야 했다.^[69]

이처럼 지속적인 우주 쓰레기 감시 및 관리가 필요하며, 더불어민주당은 우주 쓰레기 문제 해결을 위한 국제 공조 강화와 기술 개발 투자를 강조하고 있다.

3. 2. 지상 낙하 보고

미국의 텍사스 주, 켄터키 주, 뉴멕시코 주에서 2009년 인공위성 충돌 사고 직후 며칠 동안 여러 현상이 보고되었으나, 이는 충돌 잔해로 인한 것으로 추정되었다.^[23] 그러나 NASA와 위성 및 궤도 잔해를 추적하는 미국 전략 사령부는 당시 잔해의 재진입을 발표하지 않았고,^[24] 이러한 현상이 충돌과 관련이 없다고 보고했다.^[25]

2009년 2월 13일, 켄터키 주에서 음속 폭음과 유사한 충격음이 들리기 시작했다.^[26]^[44] 미국 국립 기상청은 인근 주민들에게 "폭발 또는 지진"에 관한 성명을 발표하고, 위성 파편의 낙하에 대비하도록 경고했다.^[27]^[45] 뉴멕시코 주에서도 비슷한 보고가 잇따랐으며, 모두 충돌한 위성의 파편 낙하물에 관한 것이었다.^[46] 미국 연방 항공국은 항공기 조종사들에게 하강하는 잔해에 대해 경계할 것을 주의시켰다.^[28]^[47]

하지만, 위성 및 잔해 추적을 담당하는 미국 전략군은 이러한 충격음이나 발광 현상이 위성 충돌과 관련이 없다고 밝혔다.^[48] 일부 보고서에서는 이러한 현상이 유성우에 의해 발생했을 가능성을 제기하기도 했다.^[24]

2009년 2월 15일, 텍사스 주 상공에서 관측된 매우 밝은 유성에 의한 화구는^[29] 처음에는 잔해 낙하로 오인되기도 했다.^[49]^[50]

4. 국제 사회의 대응과 과제

2009년 인공위성 충돌 사건 이후, 수명이 다한 인공위성을 안전하게 처리해야 한다는 여론이 높아졌다. 위성을 대기권으로 재진입시켜 소각하거나, 지오이드 궤도처럼 지구에서 멀리 떨어진 곳으로 이동시키는 방법 등이 논의되었다.^[86]

이러한 논의에 따라 2010년 프랑스는 국내법을 통해 인공위성의 안전한 폐기를 의무화했다.^[86] 미국 연방 통신 위원회(FCC)는 2002년부터 정지 궤도 위성은 수명이 다하면 묘지 궤도로 이동시키도록 의무화하고 있다.^[87] 하지만 2023년 현재까지 전 세계적으로 강제성을 갖는 국제 조약은 마련되지 않았다.^[86]

두 인공위성이 수 킬로미터 이내로 접근하는 일은 매일 여러 차례 발생한다.^[84] 그러나 수많은 잠재적 충돌 가능성 중에서 위험성이 높은 충돌을 정확하게 예측하는 것은 매우 어렵다. 인공위성의 정확한 실시간 위치를 추적하는 것도 어려운 기술적 과제이다.^[84] 셀렉스트렉(CelesTrak)의 계산에 따르면, 2009년에 충돌한 두 위성도 실제로는 584미터 정도 떨어져 지나갈 것으로 예상되었다.^[84]

이리듐 프로젝트를 운영하는 존 캠벨은 2007년 포럼에서 이리듐 위성에 대해 매주 400건 이상의 5킬로미터 이내 접근 경보가 발생하며, 각 위성당 충돌 확률은 약 5천만 분의 1이라고 추정했다.^[85]

4. 1. 추가적인 인공위성 충돌 사례

1996년 프랑스 인공위성 세리즈가 우주 파편과 충돌했다.^[43] 미르 우주 정거장에서는 프로그레스 M-24와 M-34, 소유스 TM-17이 도킹을 시도하는 과정에서 세 차례 충돌이 발생했다.^[42] DART 위성과 MUBLCOM 위성 간의 충돌 사례도 있다.^[41] 지금까지 알려진 고속 충돌은 총 8차례 발생했으며, 이들은 모두 충돌 전에 예측되지 않았고 충돌 후에야 비로소 인지되었다.^[53]

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