로켓과 환경문제

컴포지트 추진제는 대량의 과염소산암모늄(NH₄ClO₄)을 포함한다. 따라서 연소가스는 염화수소(HCl)를 발생시키며, 노즐에서 배출된 후 대기 중의 수분에 녹아서 염산으로 변한다. 그 양이 많을 때는 산성비가 발생하여 주변 환경에 악영향을 끼친다. 과거 구소련의 방송에서 이런 이유로 미국의 우주왕복선은 ‘대기오염의 원흉’이라고 비난한 적이 있다.

 

오래전의 이야기지만 미국 항공우주학회가 전 세계의 로켓 발사가 대기 환경에 미치는 영향을 평가한 적이 있다. 결과는 발사 빈도가 당시 수준으로는 좁은 지역에 한정된다는 것이었다. 현재의 발사 빈도는 당시와 별로 다르지 않지만, 앞으로 심하게 증가하면 지나칠 수 없는 지구 환경 문제를 초래할 것이다.

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현재 사용 중인 고체로켓에서 상당량(배출가스의 약 30%)의 알루미나(Al₂O₃)가 작은 고체 덩어리로 배출된다. 이것은 우주 궤도에서 큰 문제이다. 

 

초기 실용 위성을 지구 저궤도(LEO)에서 정지 천이 궤도(GTO)로 투입할 때, 또는 GTO에서 정지궤도(GEO)로 투입할 때 고체로켓으로 가속하였고, 우주로켓의 상단 고체로켓으로 위성의 자세를 안정시키고, 초소형 고체로켓으로 위성을 회전시켰다.

 

이런 고체로켓에서 우주 공간에 방출된 대량의 알루미나 고체 덩어리는 궤도에 남아, '우주 쓰레기'의 일부가　되었다. 현재는 보통 고체로켓보다 액체로켓을 많이 사용하므로 알루미나가 우주 환경을 악화시키지 않는다.

 

 

반지 모양을 띈 지구 정지 궤도의 쓰레기들과 지구 근처를 덮고 있는 지구 저궤도의 쓰레기들

 

 

대부분 우주 쓰레기(Space Debris; 우주 파편)는 위성 궤도 위에 남겨진 액체 및 고체 상단 로켓 기체나 수명이 다한 위성이 오랫동안 태양열을 받아서 열화되거나 파괴된 크고 작은 파편이다. 이 파편은 처음에는 자연법칙을 따라 원래의 궤도를 비행하지만 미소한 외력의 영향으로 조금씩 궤도가 바뀌고, 전체적으로 지구의 모든 방향을 덮는 상태가 된다. 저고도의 파편은 희박한 대기에 있다가 어느 정도 지나면 대기권에서 소멸하지만, 고도를 올라가면 상당 기간 또는 반영구적으로 지구 궤도를 돌기 때문에 많은 위성과 유인 우주 활동에 있어 위험한 존재가 되고 있다.

 

중국은 2007년 미사일로 자국의 위성을 폭파하는 군사 시험을 시행하였고, 수천수만의 새로운 파편을 만들어냈다. 2009년에는 미국과 러시아가 수명을 다한 통신위성이 충돌하여 지름 10cm 이상의 파편의 수는 2만 개 정도, 1~10cm의 파편은 50만~60만 개, 지름 1cm 이하의 작은 파편은 수백만 개이므로 많은 위성과 유인 우주 활동에서 위험한 존재가 되었다. 하지만 정확한 숫자는 알 수 없다. 우주로켓 상단의 기체나 사용 중인 위성을 포함하여 지름 약 10cm 이상의 조각은 그 궤도의 상황을 미국 공군 전용 시설에서 지켜보고 있다.

 

나라에 따라 다르지만, 현재는 우주로켓 상단이 액체로켓이라면 액체로켓 탱크에 잔류한 추진제가 태양열로 폭발하는 것을 방지하려고, 강제로 배출하고 탱크를 비우는 것이 보통이다. 

 

[우주로켓] 우주로켓의 골격