SpaceX의 Starship 로켓은 지금까지 제작된 가장 강력한 발사체입니다. 출처: Joe Marino/UPI/Shutterstock

작년에 SpaceX의 Starship 메가 로켓을 파괴한 거대한 폭발은 또한 전리층, 즉 상층 대기의 얇은 공기층에서 감지된 가장 큰 '구멍' 중 하나를 터뜨렸습니다. 연구에 따르면 이 구멍은 수천 킬로미터에 걸쳐 뻗어 있었고 거의 한 시간 동안 지속되었습니다 . 1

러시아 이르쿠츠크에 있는 태양-지구 물리학 연구소의 대기 물리학자인 연구 공동 저자 유리 야슈케비치는 교란의 범위가 그의 팀을 놀라게 했다고 말합니다. "그것은 우리가 대기에서 일어나는 과정을 이해하지 못한다는 것을 의미합니다." 그는 이러한 현상이 정밀한 위성 항법이 필요할 수 있는 미래의 자율 주행차 에 영향을 미칠 수 있다고 덧붙였습니다. 이 결과는 8월 26일 Geophysical Research Letters 에 게재되었습니다 .

기록을 세운 로켓

작년 11월 18일, SpaceX는 텍사스 보카치카의 발사대에서 지금까지 제작된 가장 크고 강력한 로켓인 Starship 로켓을 발사했습니다. Starship의 1단계는 재사용을 위해 안전하게 표면으로 복귀하도록 설계되었지만 멕시코만에서 약 90km 상공에서 상단 단계와 분리된 직후 폭발했습니다. 몇 분 후 상단 단계의 자폭 메커니즘이 작동하여 약 150km 고도에서 두 번째 폭발이 발생했습니다 .

지구에서 처음으로 관측된 거대한 오로라

야슈케비치와 그의 동료들은 이런 거대한 폭발이 해발 약 50~1,000km에 걸쳐 있는 대기권인 전리층에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 궁금해했습니다. 전리층에서는 태양 복사선이 일부 공기 분자의 전자를 벗겨낼 수 있습니다. 그 결과 전리층 질량의 작은 퍼센트가 전자와 양전하 이온으로 구성되고 나머지 공기 분자는 중성으로 유지됩니다. 이온화된 분자와 중성 분자의 정확한 비율은 고도와 위도와 같은 요인에 따라 다릅니다.

이 비율은 글로벌 항법 위성이 전송한 전파가 전리층에서 전파되는 속도에 영향을 미칩니다. 중요한 점은 비율의 변화가 다른 전파 주파수에 다른 영향을 미친다는 것입니다. 이를 통해 연구자들은 두 가지 다른 주파수의 전파 속도를 비교하여 실시간으로 이온화 양을 측정할 수 있다고 야슈케비치는 설명합니다.

이러한 데이터는 수십 년 동안 지진 에서 지하 핵실험에 이르기까지 다양한 사건이 전리층에 어떤 영향을 미치는지 밝히는 데 사용되었습니다 . 이러한 자연적, 인위적 교란은 전자와 이온이 중성 분자로 재결합하도록 함으로써 태양 복사의 영향을 일시적으로 무효화할 수 있습니다.

공기 중화

연구팀은 북미와 카리브해 전역에 있는 위성 항법 신호를 수신하는 2,500개 이상의 지상국에서 공개적으로 이용 가능한 데이터를 조사했습니다. 그들은 Starship 폭발이 음속보다 빠르게 이동하는 충격파를 생성하여 전리층을 멕시코 유카탄 반도에서 미국 남동부까지 뻗어 있는 지역에 걸쳐 거의 1시간 동안 중립 대기 영역인 "구멍"으로 바꾸었다는 것을 발견했습니다. 로켓 배기가 폭발이 없더라도 전리층에 일시적인 구멍을 만드는 화학 반응을 일으킬 수 있지만, 이 경우 충격파 자체가 훨씬 더 큰 영향을 미쳤다고 Yasyukevich는 말합니다.

과학자들은 눈부신 오로라는 더 많은 태양 폭풍이 발생할 가능성이 있는 상황에서 단지 워밍업일 뿐이라고 말합니다.

일본 삿포로에 있는 홋카이도 대학의 지구물리학자이자 논문의 공개 심사자였던 고스케 헤키는 "이 사례 연구에 감명을 받았습니다."라고 말했습니다. 하지만 그는 대형 화재의 화학적 영향이 구멍의 주된 원인이라고 생각합니다.

헤키에 따르면 이 구멍은 2022년 초 통가 화산 폭발 로 생긴 구멍만큼 크지는 않았지만 2013년 러시아 첼랴빈스크 근처에 떨어진 역사적인 운석 으로 생긴 구멍보다는 크다고 한다 . 이 운석 은 지난 100년 동안 가장 큰 규모였다.

전리층 교란은 위성 항법뿐만 아니라 통신 및 전파 천문학 에도 영향을 미칠 수 있습니다 . 발사 주파수가 증가함에 따라 이러한 효과는 더 큰 문제가 될 수 있습니다.