오늘은 NASA의 국제 우주 정거장 퇴출 계획에 대해 알아보겠습니다. 국제 우주 정거장은 오랫동안 존재해 왔습니다. 1998년에 첫 번째 모듈인 자리야가 발사되었습니다. 승무원들은 2000년 이후 지속적으로 궤도 단지에 근무해 왔습니다. 전 세계 인구의 4분의 1이 ISS 없이는 살지 못했을 정도로 오랫동안 지구를 돌고 있습니다.
우주 비행이 보편화된 만큼 ISS는 영원히 존재할 수 없습니다. 특히 모듈, 라디에이터, 중앙 트러스 등 핵심 구조물이 노후화되고 있습니다. 이 구조물들은 도착 및 출발하는 차량의 힘, 궤도 재부스트, 그리고 정거장이 궤도를 돌 때마다 햇빛이 들어오고 나갈 때 발생하는 극심한 고온과 저온 주기에 의해 약화됩니다. 라디에이터에서 누수가 발생하고 있으며 러시아 즈베즈다 모듈의 공기 누출을 찾아 패치하는 작업은 여전히 진행 중입니다. 동시에 NASA는 인간 우주 비행의 초점을 지구 저궤도 너머로 옮기고 있습니다. 아르테미스 프로그램은 우주비행사를 달에 귀환시키는 것을 목표로 하고 있으며, 이 목표에 점점 더 많은 예산이 집중될 것입니다. NASA는 2028년부터 궤도 연구를 상업적으로 소유한 새로운 우주 정거장으로 전환하고, 이르면 2030년부터 ISS 폐기를 위한 작업을 시작하고자 합니다. 이 계획에 대해 국제 파트너들과 협력하는 한편, 때가 되면 ISS의 궤도 이탈에 도움이 될 상업용 정거장과 우주선 개발에 자금을 지원하고 있습니다.
NASA는 ISS를 어떻게 폐기할 예정일까요?
NASA는 ISS 폐기를 위한 몇 가지 옵션을 고려했습니다. 한 가지 아이디어는 정거장을 36,000km(22,000마일) 이상의 '무덤 궤도'로 끌어올려 무기한 머무르게 하는 것이었습니다. 현재 ISS의 고도가 400km(250마일)에 가까운 점을 고려할 때, 이 아이디어는 비현실적이고 비용도 많이 드는 것으로 여겨졌습니다.
또 다른 옵션은 정거장을 분해하여 일부 모듈을 기부하는 것이었습니다. NASA는 상업 우주 산업에 새 정거장에 사용할 ISS 모듈을 원하는지 물었지만 의미 있는 관심을 받지 못했습니다. ISS를 조립하는 데 수십 년의 시간이 걸렸던 것처럼 해체하는 데도 많은 시간과 비용이 소요될 것이기 때문입니다. 게다가 대부분의 모듈은 1990년대와 2000년대 시대에 만들어진 구식 기술로 작동합니다.
ISS를 해체하는 가장 간단한 방법은 지구 대기권으로 보내서 분해하여 불태우는 것입니다. NASA와 그 파트너들이 갑자기 정거장을 버린다면 이런 일이 자연스럽게 일어날 것입니다. 낮은 고도에서 ISS는 대기 항력에 의해 지속적으로 지구에 가까워집니다. 개입하지 않으면 1~2년 내에 대기권에 다시 진입할 것입니다.
정상 작동 시에는 보통 러시아 프로그레스 화물 우주선이 정거장을 다시 부스트하는 데 사용됩니다. 내부에 떠 있는 우주비행사가 부드럽게 밀어주는 것을 느낄 수 있습니다.
안타깝게도 이 정거장은 너무 커서 NASA와 그 파트너들이 지구 대기권으로 통제할 수 없이 떨어뜨리기에는 너무 큽니다. 430미터톤에 달하는 이 정거장은 미식축구장 면적을 덮고 있습니다. 일부 구성 요소는 여행에서 살아남아 지표면으로 떨어질 것입니다. 재진입은 살아남은 부품이 태평양의 외딴 지역으로 튀도록 정확하게 조준해야 합니다.
NASA는 처음에 Progress 우주선을 사용하여 ISS를 탈우주하는 방법을 연구했습니다. Progress 또는 다른 차량을 사용하여 정거장의 고도를 낮출 수 있지만, NASA는 최종 재진입 연소에는 강력하고 안정적인 추진기를 갖춘 전용 우주선, 즉 ISS를 필요한 곳으로 정확히 보낼 수 있는 더 강력한 것이 필요하다는 결론을 내렸습니다. 현재 NASA는 우주 산업계로부터 미국 탈유영 우주선(USDV)으로 알려진 우주선에 대한 제안을 받고 있습니다.
“새로운 우주선을 설계하거나 기존 우주선을 개조하여 첫 비행에서 작동해야 하며, 중요한 탈우주 연소를 계속할 수 있는 충분한 중복성과 이상 복구 능력을 갖춰야 합니다."라고 제안 공고문에서 밝혔습니다.
엄청난 크기의 ISS 어려운 해체 과정
ISS는 지금까지 탈유기된 물체 중 가장 큰 물체가 될 것입니다. 대기권에 진입하면 공기 분자가 압축되어 표면을 문지르면서 가열됩니다. NASA는 가장 먼저 분해될 구성 요소는 정거장의 거대한 태양열 어레이와 정거장을 시원하게 유지하는 데 도움이 되는 라디에이터가 될 것으로 예상하고 있습니다.
다음으로 모듈은 태양열 어레이에서 전력을 공급하는 정거장의 중추인 트러스에서 분리될 것으로 예상됩니다. 마지막으로, 트러스와 모듈 자체가 분리됩니다. 대부분의 하드웨어는 증발하지만 일부 큰 부품은 살아남을 것입니다.
NASA는 쥘 베른의 “해저 2만리”에 등장하는 선장의 이름을 딴 남태평양의 포인트 니모를 겨냥할 것입니다. 포인트 니모는 육지에서 약 2,700킬로미터(1,700마일) 떨어져 있어 지구상에서 가장 외딴 곳 중 하나입니다. 이 때문에 소련 시대의 미르 우주 정거장부터 ISS 화물 차량에 이르기까지 우주선 폐기 장소로 인기가 높은 곳입니다.
상업용 우주 정거장으로 전환될 ISS
NASA는 ISS와 작별을 고하기 전에 연구 및 우주비행사를 상업용 우주 정거장으로 전환할 계획입니다. ISS 승무원과 화물 운송을 위해 SpaceX와 같은 민간 기업에 의존했던 것처럼, NASA는 우주 정거장의 소유자가 아닌 고객이 되기를 원합니다.
2020년 1월, NASA는 액시엄 스페이스와 국제우주정거장에 상업용 모듈을 부착하는 계약을 체결했습니다. 이 모듈은 최종적으로 별도의 우주 정거장으로 분리되도록 설계되었습니다. 액시엄은 현재 2026년에 첫 번째 세그먼트를 발사할 계획입니다.
1년 후 NASA는 독립형 상업용 우주 정거장을 개발할 계획인 세 그룹과 계약을 체결했습니다. 한 팀이 다른 그룹과 협력하여 현재 두 개의 정거장 컨셉을 개발 중입니다: 2027년 운영을 목표로 하는오비탈 리프와 2028년 운영을 목표로 하는 스타랩이 바로 그것입니다.
이러한 상업용 우주 정거장은 2028년까지는 사용할 수 없을 것이라는 우려가 있습니다. NASA의 감찰관실은 2030년대까지는 상업용 정거장을 사용할 수 없을 것이라고 결론을 내렸고, NASA의 항공우주안전자문위원회는 상업용 우주정거장 개발과 미항공우주국(NASA)의 자금 수준에 대해 우려하고 있습니다.
NASA 관계자는 일정이 변경될 수 있음을 인정했습니다. 그 동안 ISS는 여전히 바쁜 국제 과학 및 연구 허브로 남아 있습니다. 더 많은 상업 우주비행사의 임무가 계획되어 있기 때문에 궤도 복합체는 궤도에서 이탈하여 역사 속으로 사라지는 순간까지 최대 용량으로 운영될 것입니다.