우주의 역사를 읽으려는 망원경이 지구 궤도를 선회하는 위성들에 의해 '삐걸덕거리는 철로처럼' 훼손되고 있다. 미국 항공우주국(NASA) 에임스 연구센터 연구팀이 arXiv에 공개한 논문에 따르면, NASA의 새로운 우주 망원경 SPHEREx가 지난해 5월부터 9월 사이에 촬영한 이미지의 73.3%가 인공위성의 궤적으로 오염됐다.

SPHEREx(분광광도계 우주망원경·Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer)는 근적외선으로 밤하늘을 촬영하도록 설계됐다. 넓은 관측 범위를 한 번에 담기 위해 장노출 촬영이 필수인데, 이 특성이 궤도상 위성들의 간섭에 정면으로 노출되는 악재가 됐다.

위성 궤적이 '철로' 모양으로 새겨진다

망원경은 지표면 약 700킬로미터 상공에 배치됐지만, 여전히 위성 오염을 피할 수 없었다. SPHEREx가 촬영한 한 장 당 평균 2.18개의 궤적이 기록됐으며, 이들 대부분은 위성 메가콘스텔레이션들의 궤도 경로를 따라 'X자' 모양으로 집중됐다.

더 심각한 건 이미지 손상의 메커니즘이다. SPHEREx는 우주선(宇宙線)의 방해를 막기 위해 자동화된 "래핑 샘플링" 알고리즘을 탑재했다. 고에너지 우주선이 화소를 피격하면 즉시 해당 화소의 데이터 수집을 중단해 포화를 방지하는 방식인데, 현대 위성들이 이제 우주선 없이도 이 보호 장치를 발동시킬 정도로 밝다는 뜻이다.

그 결과 이미지에 "철로(railroad tracks)" 모양의 흔적이 남는다. 궤적 중심의 극도로 밝은 부분은 깎여 나가지만, 양쪽 옆을 따라 나란히 달리는 선들이 과학 데이터에 영구적으로 새겨지는 것이다. 철로 아래 숨은 광도(光度) 정보는 모두 손실된다.

허블도 피해 입는다...위성 오염의 광범위한 확산

SPHEREx 혼자만의 비극이 아니다. 유럽우주국의 천문학자 샌도르 크루크가 주도한 2023년 연구에 따르면, 허블 우주망원경을 지나는 위성 비율이 2000년대 초 2.8%에서 2021년 5.9%로 늘었다. 허블이 SPHEREx만큼 넓은 하늘을 한 번에 촬영하진 않지만, 30년 이상 우주의 대표 관측 플랫폼이 같은 문제로 고통받는다는 것은 산업 전체의 위기 신호다.

위성 업체들도 어두운 코팅이나 차양막 같은 완화책을 시도했다. 그러나 대형 안테나를 장착한 신규 시스템들이 이런 노력을 무위로 돌리고 있다. 더 큰 부품이 곧 더 밝은 반사면을 의미하기 때문이다.

200만 위성 승인되면 SPHEREx는 '관찰 불가능'

미국 연방통신위원회(FCC)에 최근 제출된 신청서들은 저궤도(LEO)에 최대 200만 개의 위성 배치를 승인해줄 것을 요청했다. 현재 약 2만 개와 비교하면 100배에 달한다. 논문의 시뮬레이션에 따르면 이 시나리오가 현실화되면 SPHEREx의 모든 이미지(100%)가 위성 궤적으로 오염되며, 한 장 당 평균 189개의 궤적이 중첩될 것으로 예측된다. 사실상 과학 관측은 불가능해진다.

이 위기를 수년째 경고해 온 학계와 천문학자 단체들이 있지만, 국제적 규제 움직임은 거의 없는 상태다. 저궤도 위성 메가콘스텔레이션 구축 경쟁은 멈추지 않고 있고, 우주 망원경들의 과학적 가치는 점차 잠식당하고 있다.