과학자들, 태양 폭풍 막을 ‘우주 장벽’ 건설 제안

미국 매사추세츠주 보스턴대학교의 브라이언 월시(Brian Walsh) 부교수가 이끄는 연구팀이 ‘StormWall’이라는 이름의 대담한 프로젝트를 제안했다. 태양 폭풍으로부터 지구를 보호하는 자연 방어막인 자기권을 인공적으로 강화하자는 구상이다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해, 우주선 편대로 자기권을 보강하면 대형 지자기 폭풍의 강도를 절반 이상 줄일 수 있음을 입증했다.

StormWall이 실현될 경우, 태양 폭풍에서 방출된 하전입자로 인한 위성 손상, 통신망 마비, GPS 오류, 전력망 장애 등을 예방할 수 있다. 월시는 이 아이디어가 자연 현상에서 영감을 받았다고 밝혔다. 지구 대기에서 분리된 물질이 자기권 끝자락까지 흘러가 지구의 방어막을 자연적으로 강화한다는 원리다. 연구팀은 6월 2일 학술지 《Space Weather》에 StormWall의 세부 내용을 발표했다.

태양 폭발이 특히 강할 경우, 자기 재결합 현상으로 인해 자기권이 뚫릴 수 있다. 태양풍의 자기장이 남쪽을 향할 때, 즉 지구 자기장의 북향 방향과 반대가 될 때, 두 자기력선이 충돌하고 끊어진 후 새로운 구조로 연결된다. 이 과정에서 틈이 생겨 대량의 태양 에너지가 지구 근방 우주로 유입되면서 지자기 폭풍이 발생한다.

StormWall은 이 과정을 차단하기 위해 6기의 우주선을 정지궤도에 배치하는 방식으로 설계됐다. 각 위성에는 바륨, 리튬, 나트륨, 칼슘 등의 물질이 탑재되며, 이 물질들은 고체 또는 액체 상태로 안전하게 보관되다가 필요 시 기화된다.

위험한 태양 폭풍이 감지되면 운용팀은 위성에 명령을 보내 물질을 방출시킨다. 태양빛이 기화된 입자를 빠르게 이온화해 하전 플라스마 구름으로 변환시키면, 이 인공 플라스마 구름이 태양을 향한 자기권의 경계면으로 이동해 지구와 밀려오는 태양풍 사이의 방어층을 두텁게 만든다. 이 방식은 자기 재결합 과정을 효과적으로 둔화시켜 태양 폭풍을 지구 바깥으로 우회시킨다.

연구팀은 2024년 5월 발생한 지자기 폭풍을 시뮬레이션해 실현 가능성을 검증했다. 정상 조건과 StormWall 가동 조건 두 가지를 비교한 결과, StormWall이 지자기 폭풍을 완전히 소멸시키지는 못하지만 강도를 50% 이상 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 인공 플라스마가 자기권 경계에서 에너지 흐름을 교란함으로써 태양 폭풍을 억제하는 효과를 발휘한다는 것이다.

가장 큰 걸림돌은 비용이다. 유조차 12대 분량에 해당하는 물질을 실은 우주선 6기를 발사하는 데 막대한 비용이 든다. 물질을 방출해 광학적 이온화가 완료되면 재충전이 불가능해 일회성으로만 사용할 수 있다. 그러나 월시는, 민간 기업들이 데이터센터 건설 등 우주 인프라에 수십억 달러를 투자하는 현 상황을 고려하면 StormWall이 충분한 가치를 지닌다고 강조했다.

출처: VnExpress