항공우주학 복사의 위험과 태양고에너지 입자

날씨가 점점 쌀쌀해지고 있다. 날이 갈수록 가을이 점점 짧아지는 느낌이다. 추워지는 날씨에 보온병에 차나 음료를 싸들고 다니는 일이 잦아지고 있다. 이러한 보온병 내부 진공층의 표면이 은색인 이유가 따로 있을까 싶었다. 이는 은색에서 흡수보다 반사가 많아서 복사에 의한 열전달을 조금이나마 더 줄일 수 있기 때문에 은색 또는 옅은색이 좋다.

 

 

복사가 우리몸에 끼치는 위험

복사는 열의 이동방법중 하나로 열의 매질을 통하지 않고 물체에서 물체끼리 직접 전달되는 현상이다. 이러한 복사 현상은 전자기파에 의해서 전달되므로 진공에서도 발생이 가능하다. 복사는 종류가 두가지가 있는데 하나는 광자라고 불리우는 질량이 없는 전자기 복사입자고 다른 하나는 원자핵과 전자처럼 질량을 가진 고속입자이다. 모든 광자는 똑같은 속도인 빛의 속도로 달리게되는데 이 전자기 복사들은 그 파장에서만 차이가 있을 뿐이다.

 

태양계에서도 전파가 발견되고 있는데 이는 생명체에 아무런 영향을 미치지 못할 정도록 약하기 때문에 의미가 없다고 보고 있다. 적외선과 가시광선을 보면 지구를 따뜻하게 해주지만 차폐벽이 설치되지 않은 우주선을 과열시킬 수도 있다. 이러한 우주에서는 지구에서보다 훨씬 많은 복사에 노출되기 마련이다.

 

태양계 밖에서 날아오는 은하 우주선은 근처의 우주공간을 지나가는 입자나 복사 중 에너지가 최고로 높은 축에 속한다. 은하 우주선은 다양한 발생원에서 나오는데 빛나거나 폭발하거나 충돌하는 별, 블랙홀, 그리고 확실하게 밝혀지지 않은 방출원등 여러 가지가 있다.

 

 

우주공간에서 1차 우주선은 우주왕복선이나 국제우주정거장의 보호벽을 몇센티미터나 뚫고 들어갈 정도의 강한 에너지를 지니고 있는데 이러한 입자들이 몸에 충돌하더라도 대게 그것을 느끼지 못하고 만다. 하지만 입자가 망막이나 그밖에 시신경 부위에 충돌한다면 그때는 느낄 수가 있는데 우주비행사들은 빛의 섬광이나 빛줄기로 대게 표현하고 있다.

 

우주에서 탐사차량을 타고 다니거나 우주산책을 나갔을 때 매초 약 5000여개의 우주선 입자가 우리의 몸을 관통하게 되며 이것들은 몸의 세포를 손상시키게 된다. 그중에 일부 세포는 죽기까지 한다. 정확히 어느정도라고 말할 수는 없지만 오랜 세월이 지나다 보면 은하 우주선은 심각한 질환이나 죽음을 불러올 수가 있다.

 

 

태양풍과 태양의 고에너지 입자

복사와 마찬가지로 태양풍과 태양 고에너지 입자는 은하 우주선보다는 에너지가 약하지만 우리 몸에는 영향을 끼칠 수 있다. 은하 우주선처럼 태양풍도 이름이 잘못 지여진 사례로 볼 수 있다. 언뜻보기에 태양풍은 바람으로 볼 수 있는데 이는 바람이 아니라 입자로 이루어져 있기 때문이다.

 

태양풍은 무인 우주탐사선이 금성을 향해 날아가다가 발견하였는데 이는 태양에서 모든 방향으로 연속적으로 뿜어져 나온다. 대부분의 입자는 양성자와 전자로 이루어져 있고, 헬륨과 그보다 무거운 원소도 일부 섞여 있다. 이것들은 모두 태양의 중력을 뿌리치고 탈출할 만큼 충분히 높은 속도를 지니고 있다고 한다.

 

국제우주정거장처럼 지구 저궤도에 떠 있는 우주정거장을 방문하는 여행에서도 안쪽 밴앨런대의 붙들린 입자에 노출 될 수 있다. 이는 지구의 자북극과 자남극이 자전축과 똑같지 않기 때문에 일어난다. 안쪽 밴앨런대가 지표면에 가장 가까운 장소인 브라질 해안 앞바다를 남대서양 이상이라 부르는데 이는눈물방울 모양으로 가장 넓은 부분은 남아메리카 남부 지역을 뒤덮고 있고 가느다란 끝부분은 남대서양과 아프리카 남단을 뒤덮고 있다.

 

남대서앙 이상 지역과 극지방 근처에 쏟아지는 복사량은 아주 많아 이 지역을 지나가는 우주정거장과 인공위성은 보통의 경우보다 더 많은 차폐벽이 필요하고, 이때는 되도록 우주산책을 피해야 한다. 따라서 지구 근접 우주여행을 할 때에는 밴앨런대를 빨리 통과하는 것이 하나의 목표가 되었다.

 

 

비록 지구 자기장이 밴앨런대에서 대부분의 양성자와 고에너지 입자를 차단한다고 하지만 이들 입자가 지상까지 도달하는 것을 종종 목격할 수 있다. 이들 입자 가운데 일부는 지구 자기장을 통과할 때 방향이 바뀌면서 지구에서 밤이 된 장소로 이동하는데, 이곳을 플라스마면이라 부른다.

 

플라즈마란 전자가 원자핵에서 떨어져나와 원자핵과 함께 뒤섞여 있는 상태로 종종 지상을 향해 쏟아질 때가 있는데 이는 태양의 입자방출활동이 활발할 때 일어난다. 그 가운데 대기 중의 기체원자들과 충돌하는데 그러면서 기체원자들이 빛을 내기 시작하면서 오로라를 만들어낸다. 이는 북극지방에서는 북극광, 남극지방에서는 남극광이라 부르기도 한다. 이러한 오로라가 밤하늘에 펼쳐지는것은 맨눈으로 관찰해도 안전하기 때문에 안심해도 좋다.

 

우주에서 지구로 날아오는 복사 중에는 위성통신장애나 GPS장애, 생물의 세포 손상을 일으킬 만큼 강한 에너지를 지닌 것도 있다. 또한 태양풍의 활동이 강해질 때에는 평소보다 많은 복사가 날아와 대기를 보통 때보다 더 가열시키게 되고 이는 바깥쪽으로 팽창하게 만든다. 이럴때는 인공위성이 더 많은 대기와 접촉해서 에너지를 잃게 되므로 추진력을 새로 제공하여 정상궤도로 다시 이동해야 안전하다.

 

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