• [떠나자 우주여행] 우주에만 있는 무중력
  • 달라도 너무 다른 우주 공간
  • | 2017-04-20 15:10:01
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  1. 국제 우주 정거장에서 우주 유영 중인 우주인./NASA 제공
우주에는 중력이 없어요. 그래서 우리 몸이 둥둥 떠다녀요. 그럼 어떡하죠? 우주에 가고 싶은데 우주에서는 친

구들과 뛰어놀 수도 없고 엄마 손을 잡고 정답게 걸을 수도 없으니……. 지구와는 매우 다른 우주의 무중력 환경. 지금부터 자세히 알아볼까요?

대기권을 지나 우주 공간으로

우리가 살고 있는 지구는 육지(땅)와 바다, 그리고 대기권으로 크게 나눌 수 있어요. 여기서 대기권은 지구를 둘러싸고 있는 대기의 층으로, 쉽게 말해 공기가 있는 공간이에요.

대기권은 해발 고도에 따라 지구 공기의 약 80퍼센트가 모여 있는 대류권(0~20킬로미터 높이), 태양 자외선을 차단하는 오존층이 있는 성층권(20~50킬로미터 높이), 대기 온도가 영하 100도 정도까지 내려가는 중간권(50~85킬로미터 높이), 태양열에 의해 온도가 지속적으로 올라가는 열권(85~500킬로미터 높이), 공기의 밀도가 매우 희박한 외기권(500~1000킬로미터 이상 높이)으로 구분하고 있어요. 지구도 우주를 이루는 별 가운데 하나이므로 우리는 지금 우주 공간에 있는 것이나 다름없어요. 그런데 우리가 서 있는 땅, 즉 지구 표면은 우주 공간이라고 부르지 않아요. 좀 이상하다고요? 지구 표면을 우주 공간으로 분류하지 않는 까닭은 이곳이 대기권에 둘러싸여 있기 때문이에요. 과학자들은 일반적으로 지구와 우주 공간의 경계는 고도 100킬로미터부터라고 이야기해요. 이 경계가 되는 지점을 ‘카르만 라인(Karman line)’이라고도 하지요. 카르만 라인, 즉 고도 100킬로미터를 기준으로 크게 지구 대기권과 우주 공간으로 구분되는 거예요.

우주에서 만나게 되는 것들

우주 공간에 나가면 진공, 극심한 온도 변화, 우주방사선, 무중력(마이크로 중력 또는 미세 중력) 등 인간이 생존하는 데 매우 불리한 환경을 만나게 됩니다. 우주 공간에서는 지상의 1기압과 비교할 때, 기압이 거의 0에 가깝습니다. 이러한 진공에 노출되면 어떤 일이 벌어질까요?

우리 몸이 진공에 노출되면 무서운 일이 벌어집니다. 압력 차이로 인해 폐의 허파 꽈리나 귀의 고막이 터지고, 이어서 눈의 동공이나 피부 조직의 실핏줄이 터지고, 입ㆍ콧속 점막ㆍ피부 등을 통해 서서히 체액이 빠져나가며 신체가 건조해집니다. 동시에 산소 결핍에 따라 숨이 막혀 죽게 돼요.

우주 공간에 노출된 물체는 극심한 온도 변화를 겪게 됩니다. 태양에서 오는 태양 복사열을 직접 받을 경우 영상 120도 이상으로 가열되는데, 반대로 햇빛에 노출되지 않은 부분은 영하 120도 이하로 떨어집니다.

한 예로 달을 우주 공간에 노출된 물체라고 보면, 낮에 햇빛을 받는 곳은 영상 123도까지 올라가고, 밤에 햇빛을 받지 못하는 곳은 영하 153도까지 내려갑니다.

우주 공간에는 태양의 플레어 폭발(태양 표면에서 일어나는 거대한 폭발 현상으로, 태양 흑점 부근에서 주로 발생해요) 때에 나오는, 전하를 띤 고에너지 입자 우주방사선과 은하계의 초신성 폭발 때에 나오는 우주방사선 등이 있어요. 이 우주방사선에 오랜 기간 노출되면 핵물질에 노출되었을 때와 같이 인간의 DNA와 세포가 손상을 입어요. 지구에서는 지구 자기장과 대기권이 보호막 역할을 해서 안전하지만, 우주 공간에는 이러한 보호막이 없어요. 무중력 환경은 근육량과 골밀도를 감소시키는 등 인체에 다양한 변화를 일으켜요. 하지만 장점도 있어

요. 새로운 약을 만들거나 분자 배열이 균일한 새로운 물질을 합성하는 등 인류에게 유익한 물질을 개발할 때 무중력 환경을 ‘개발 환경’으로 활용할 수 있지요. 무중력 환경을 이용한 대표적인 사례로 국제 우주 정거장(ISS)을 꼽을 수 있어요. 우주를 탐사하기 위해서는 이러한 우주 공간의 환경을 극복해야만해요. 그래서 우주복을 개발하고, 우주 실험을 하는 등 다양한 노력을 기울이고 있습니다.

/자료 제공: ‘우주 여행 초대장’(황도순ㆍ박정주ㆍ이주희ㆍ김해동 지음, 찰리북)

[Tip] 마이크로 중력
지상 중력 크기의 1/1000~1/100,000 정도의 매우 작은 중력이다. 우주 공간에 있는 우주왕복선이나 우주선의 내부는 엄밀히 말해 중력이 전혀 없는 무중력 환경이 아니라 마이크로 중력 환경이다

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