겨울 저녁 위성 9만8000기, 별 500개보다 많을 수 있다고 추산

스페이스X가 신청한 우주 데이터센터 위성망을 모형대로 배치하면 북위 30도 겨울 저녁 하늘 전체에서 5등급보다 밝은 위성 약 9만8000기가 보일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 같은 밝기 기준으로 비교한 별은 약 500개였다. 실제 관측값이 아니라 위성 배치와 반사광을 가정해 계산한 수치다.

연구진은 10월 27일 개정한 논문 ‘Rings in the Sky’에서 스페이스X, 블루오리진(Blue Origin), Cowboy Space가 미국 연방통신위원회(FCC)에 신청한 계획을 분석했다. 연구는 각 회사의 신청서와 공개 자료에 제시된 위성 설계를 바탕으로 진행됐다.

분석 대상 가운데 블루오리진의 Sunrise는 최대 5만1600기, Cowboy Space의 Stampede는 2만기 규모다. 연구진은 이들 신청 규모를 모형에 반영했다.

스페이스X 신청서에는 총 위성 수가 100만기로 적혀 있지만, 업데이트 문서의 궤도별 수량을 합하면 119만8120기라고 논문은 설명했다. 연구진은 이 궤도별 수량을 바탕으로 스페이스X 위성망을 구성했다.

신청서에는 궤도 전체 배치가 아니라 설명문과 대표 궤도 일부만 담겼다. 연구진은 부족한 정보를 궤도 간격과 위성 분포에 관한 가정으로 보완하고 두 가지 배치 조건을 비교했다.

우주 데이터센터는 연산 장비를 실은 위성에서 AI 계산을 수행하려는 구상이다. 본지는 구글의 위성 2기 우주 AI 시험 계획과 스타클라우드의 최대 8만8000기 궤도 데이터센터 신청도 전한 바 있다.

연구진은 전력과 냉각 수요가 큰 데이터센터 위성이 태양광을 오래 받을 수 있도록 태양동기궤도 등에 배치되는 설계를 모형화했다. 이러한 궤도는 위성들이 태양을 향해 정렬된 고리 형태를 이루게 한다.

논문은 각 위성 고리가 하루 두 차례 하늘을 지날 수 있다고 설명했다. 궤도 고리를 얼마나 촘촘히 정렬하느냐에 따라 위성이 띠처럼 보이거나 하늘의 넓은 범위에 퍼질 수 있다.

연구진은 겨울철에 위성 고리가 어두운 하늘을 가로지르는 영향이 가장 클 수 있다고 봤다. 해가 진 뒤에도 위성이 햇빛을 받으면 지상에서는 밝은 점이나 고리 형태로 보일 수 있어서다.

9만8000기 추산은 북위 30도 지역의 겨울 저녁이라는 특정 조건을 가정한 결과다. 국내 하늘에서 실제로 관측될 위성 수를 뜻하지 않는다.

천문학에서 겉보기등급은 숫자가 낮을수록 더 밝게 보이는 천체를 뜻한다. 연구진은 5등급보다 밝은 범위에서 위성과 별을 비교했다.

스페이스X가 제출한 위성의 단면적은 태양광 패널과 방열판을 포함해 약 800㎡다. 연구진은 실제 위성의 반사 특성을 상세히 계산하는 대신 빛을 단순화한 구형 모형으로 밝기를 추산했다.

실제 밝기는 위성의 재료와 방향, 차광 설계와 운용 방식에 따라 달라질 수 있다. 논문도 밝기 저감 방식과 궤도 배치가 달라지면 지상에서 보이는 밝기가 바뀔 수 있다고 설명했다.

미국천문학회(AAS)는 3월 6일 FCC에 제출한 청원서에서 스페이스X의 신청을 거부해 달라고 요청했다. 학회는 위성망이 광학·적외선·전파 천문 관측에 영향을 줄 수 있다고 주장했다.

스페이스X는 3월 16일 FCC에 제출한 답변서에서 밝기 저감을 설계의 핵심 기준으로 삼고 시각등급 7을 목표로 제시했다. 회사는 연구기관과 관측 영향을 줄일 방안을 협의하고 단계적 배치로 대기 영향을 점검하겠다고 밝혔다.

10월 27일 개정 논문은 최악의 야간 관측 영향을 줄이려면 위성 밝기를 여러 자릿수 낮추거나 위성 수를 제한해야 한다고 결론 냈다. 연구진은 밝기 저감 조치가 실제 운용 과정에서 지켜지는지도 중요하다고 덧붙였다.