“우리는 다시 한번 오랜 숙적을 상대로 위험한 게임, 즉 체스 게임을 벌이고 있다.”

쇠퇴하는 우주 강국인 러시아의 킬러 위성들이 천문 관측자들을 당혹스럽게 하는 우주 궤도 사냥 시즌을 시작하고 있다.

블라디미르 푸틴이 통치하는 러시아가 지구 궤도에서 서방 국가 위성을 상대로 무력을 행사할 수 있다는 것을 분명히 하는 여러 움직임이 포착되고 있다.

최근 수주 동안 극비 군사 탑재물을 실은 두 발의 러시아 로켓 발사, 궤도상 러시아 모선에서 미스터리한 물체의 발사, 그리고 약 640km 상공에서 세 기의 러시아 위성이 복잡한 편대 비행을 하는 모습을 보인 것 등이 그 증거다.

이 광란의 우주 비행들을 종합해 보자면 이는 냉전 종식 이후 러시아의 군사 우주 활동이 가장 크게 증가한 사례 중 하나다. 더욱이 이 모든 일은 러시아가 로켓부터 위성 제작에 이르기까지 모든 면에서 미국과 중국에 크게 뒤처진 상황에서 일어나고 있다. 러시아는 재사용 가능한 로켓 개발, 유서 깊은 소유즈를 대체할 새로운 유인 우주선 배치, 그리고 스페이스X의 스타링크와 유사한 초대형 위성군 발사를 위한 노력이 아무런 성과도 거두지 못하고 있다.

30년 가까이 러시아의 우주 프로그램은 서방 정부와 민간 기업의 자금에 의존해 로켓 제작, 위성 발사, 그리고 국제우주정거장(ISS) 왕복 우주 비행을 해 왔다. 하지만 러시아의 우크라이나 침공 이후 자금줄이 끊어졌다. 또한 러시아는 발사체와 위성에 필요한 우크라이나산 부품을 구할 수 없게 됐다.

러시아는 올해 현재까지 단 8회의 발사만 완료했는데, 이는 미국의 발사체 제공업체들이 101회, 중국의 36회에 비해 훨씬 적은 수치다. 이는 러시아는 소련 시민 유리 가가린이 최초로 우주 비행에 성공한 1961년 이후 가장 적은 수의 궤도 로켓 발사 시도를 기록한 것이다. 하지만 그 와중에 수상한 흐름이 포착되고 있다. 전문가들에 따르면 러시아가 쏘아올린 위성들은 미국을 포함한 서방국가가 쏘아 올린 초고해상도 스파이(첩보)위성을 타격할 수 있는 가능성을 가진 무기로 여겨지고 있다.

아스테크니카는 11일(현지시각) 우크라이나 침공전쟁과 서방국가의 러시아 우주발사체 이용 중단이 겹치며 재정난으로 위성 발사를 자제중인 러시아의 비밀스런 위성 발사 내막을 들여다 봤다.

키홀 위성 추적

보도에 따르면 러시아는 절대적으로 경비를 절감해야 하는 상황 속에서 우주 혁신 역량의 남은 부분을 미군을 괴롭히는 데 집중하고 있다.

이미 작년에 미국 정보 당국은 러시아가 우주에 핵무기를 배치하는 프로젝트를 추진하고 있다고 생각한다고 밝혔다. 궤도에서 핵폭탄을 폭발시키면 수년간 우주 환경을 파괴해 군용이든 민간용이든 수많은 위성을 무차별적으로 무력화시킬 수 있다.

러시아는 핵무기를 탑재한 위성을 발사할 계획이 있다는 사실을 부인했지만, 유엔 주재 러시아 대표는 거의 50년 된 대량살상 무기 궤도 배치 금지 조항을 재확인하는 내용의 안전보장이사회 결의안에 거부권을 행사했다.

러시아는 아직 핵폭탄을 궤도에 진입시키지는 못했지만, 다른 종류의 위성을 겨냥한 시스템 의 실전 배치에 진전을 보이고 있다.

러시아는 2021년 지상 발사 미사일로 자국 위성 하나를 파괴했고, 오늘날 러시아 우주선은 미국 상공 높은 곳에서 미국의 정찰 위성을 스토킹하며 우주 무기화를 향한 빠른 진전을 통해 미군 관계자들을 긴장시키고 있다.

세계의 다른 두 우주 강국인 미국과 중국도 자체적인 ‘대 우주(對 宇宙)’ 무기를 개발하고 있다. 그러나 미국과 중국군은 증가하는 위성군을 지상 전력 증강 장치로 활용해 정밀 타격, 고속 통신, 그리고 공군, 육군, 해군을 위한 조준을 가능케 하는 데 주로 집중해 왔다.

이러한 상황이 변화하기 시작하면서 미국 우주군 사령관들은 이제 공격적 및 방어적 대우주 무기에 대한 자신들의 야망을 공개적으로 논의하고 있다.

러시아가 올해 발사한 8차례의 궤도 발사 중 3차례는 잠재적인 대(對)위성 무기로 분류될 수 있는 탑재체, 또는 최소한 그러한 무기로 이어질 수 있는 신기술을 시험하는 시제품을 탑재했다. (올해 러시아가 발사한 다른 3차례의 로켓 발사는 국제우주정거장(ISS)으로 향했고, 2차례발사는 기존 군사 통신 또는 항법 위성을 띄우기 위한 것이었다.)

이 발사체(로켓)들에 탑재된 미스터리한 탑재체 중 하나는 지난 5월 23일 발사됐는데, 소유즈 로켓이 위성을 약 480km 상공의 궤도로 발사했을 때였다. 이 궤도는 미국가정찰국(NRO)이 소유한 미국 첩보위성의 경로와 완벽하게 일치했다. 코스모스 2588로 명명된 이 새로운 러시아 위성은 대중에게 ‘USA 338’로 알려진 미국 위성과 동일한 궤도면으로 발사되었는데, 이 위성은 버스 크기의 ‘KH-11’, 즉 키홀급 광학 감시위성으로 널리 알려져 있다.

러시아와 미국 정부는 ‘코스모스(Kosmos)’와 ‘USA’라는 별칭을 군사 첩보 위성의 위장 명칭으로 사용한다.

정확한 설계와 성능은 기밀이지만, 키홀 위성은 궤도에 있는 모든 정찰 위성 중 가장 선명한 영상을 제공하는 것으로 알려져 있다. 이 위성은 전 세계 비행장, 군항, 미사일 제조 공장, 그리고 기타 전략적 요충지를 감시한다. 지정학적으로 중국, 러시아, 이란, 그리고 북한은 가장 중요한 국가다. 간단히 말해서 키홀 위성은 미국 정부가 우주에서 가장 소중히 여기는 자산 중 하나이다.

따라서 잠재적인 군사적 적대자가 그들에 대해 더 알고 싶어하거나 전쟁이 발생할 경우 무력화하거나 파괴할 수 있는 위치에 있을 수 있다고 가정하는 것은 놀라운 일이 아니다.

궤도에서의 발레

궤도 역학에서 위성은 관성 공간에 고정된 평평한 평면에서 지구를 공전한다. 완벽하지는 않지만 하늘의 별들을 배경 지도로 상상하면 이 개념을 가장 쉽게 이해할 수 있다. 단기적으로 위성 궤도의 위치는 이 기준 지도에서 아무런 변화 없이 그대로 유지된다. 저궤도(LEO) 위성 의 경우 지구의 자전은 위성이 지구 주위를 공전할 때마다 지구의 다른 부분을 보여준다.

위성의 궤도면을 변경하려면 많은 연료가 필요하므로, 이미 궤도에 있는 다른 우주선과 랑데부하도록 위성을 보내려면 지구의 자전으로 발사장이 목표물의 궤도면 바로 아래에 올 때까지 기다리는 것이 가장 좋다. 저궤도 위성의 경우 이러한 현상이 하루에 두 번 발생한다.

러시아가 니벨리르(Nivelir)라는 군사 프로그램을 통해 추진하고 있는 일이 바로 그것이다. 니

벨리르는 영어로 ‘망원경이 달린 수준기(水準器)·dumpy level)을 뜻하는데, 건설업자와 측량사들이 사용하는 광학 기구다.

지난 5월에 발사된 러시아의 ’코스모스 2588‘호는 지구의 자전으로 러시아 북부 플레세츠크 우주 발사대가 NRO의 ’USA 338‘ 키홀 위성 궤도면 아래로 진입하는 순간을 정확히 포착해 발사됐다.

국제우주정거장(ISS) 발사도 동일한 로드맵을 따르며, 승무원과 화물 운반선은 초 단위로 정확히 적절한 시점에 이륙해 ISS의 궤도면과 교차한다.

2019년 이후 러시아는 NRO 정찰 위성을 추적하기 위해 4개의 위성을 맞춤형 궤도에 발사했다. 이 러시아 니벨리르 우주선 중 어느 것도 NRO의 정찰 위성에 근접하지 못했다. 이 위성들은 통상적으로는 서로 수십km 떨어져 지나가지만 이 러시아 우주선들의 궤도가 유사하기 때문에 이 우주선은 키홀 위성에 훨씬 더 가까이 접근해 이론적으로는 미국 위성과 물리적으로 접촉할 수 있다.

러시아 니벨리르 위성은 미국 지상 관제사가 키홀 스파이 위성의 궤도를 미세하게 조정했을 때에도 이 타깃에 맞춰 기동하기도 했다.

네덜란드 고고학자이자 우주 상황 인식 분야의 대학 강사인 마르코 랑브룩은 자신의 우주 군사활동을 정리하는 웹사이트에 “이렇게 하면 궤도면이 서로 어긋나지 않는다”고 썼다.

이것은 우연이 아니다

궤도상에서 NRO를 추적하는 러시아 위성들이 단순한 검사를 하거나 추근대는 것 이상의 존재일 수 있다고 믿을 만한 이유가 있다. 불과 몇 주 전, 니벨리르의 또 다른 위성인 코스모스 2558호가 미확인 물체를 NRO 정찰 위성인 USA 326호와 매우 유사한 궤도로 발사했다.

이런 일은 전에도 있었다. 구형 니벨리르 위성인 코스모스 2542호는 2019년 발사 직후 NRO의 USA 245호 위성과 동일한 궤도면으로 발사된 직후, 하위 위성을 분리했다. 이 위성은 현재 코스모스 2588호의 추적을 받고 있는 USA 338 위성과 유사한 KH-11 플랫폼일 가능성이 높다.

코스모스 2542호의 하위 위성은 USA 245 우주선 근처를 여러 차례 통과한 후, 2020년 후 후퇴해 조준선 내 모든 표적을 손상시키거나 파괴할 수 있을 만큼 빠른 속도로 정체불명의 발사체를 발사했다. 미군 관계자들은 이를 위성 요격 무기 시험으로 해석했다.

이제 또 다른 러시아 위성도 같은 방식으로 작동하고 있다. 모선이 열리면서 더 작은 물체가 분리되고, 이 물체는 마치 마트료시카 인형처럼 내부에 숨겨진 놀라운 비밀을 드러낼 수 있다. 그러나 이번에는 발사 후 거의 3년이 지난 지금에서야 이 인형이 분리되고 있다. 코스모스 2542호의 경우, 이 모든 일이 우주에 도착한 지 몇 달 만에 전개됐다.

지난 며칠 동안 코스모스 2558호에 의해 배치된 소형 위성(‘오브젝트 C’로 명명됨)은 고도를 낮춰 USA 326호와 공명 궤도에 진입해 며칠마다 NRO 위성에서 100km 이내 거리까지 접근하고 있다.

미국 관리들은 러시아의 대(對)위성 무기(ASAT)에 대해 우려하고 있지만, 러시아의 니벨리르 위성의 움직임은 이들을 당혹스럽게 만들고 있다.

한 퇴역한 미군 고위 우주 관계자는 “러시아가 궤도에 있는 미국 정찰위성에 접근하기 위해 의도적으로 이 위성들을 발사하고 있다는 것이 분명하다”고 말했다.

군 우주 프로그램에서 여러 요직을 역임한 이 관계자는 “저궤도 위성을 다른 위성과 정확히 같은 평면에 발사하는 것은 의도적인 것이다. 경사각은 별개의 문제이다. 우리는 여러 물체를 태양 동기 궤도에 배치하지만, 그것들을 배치할 수 있는 평면의 수는 거의 무한하다. 360도다. 그리고 아마도 0.25도까지만 낮춰도 여전히 다른 평면으로 구분될 수 있다. 그 아래에서 평면을 일치시키는 것은 의도적인 것이다”라고 말했다.

하지만 왜 그럴까?

러시아가 왜 이런 짓을 하는지는 명확하지 않다. 잠재적 목표와 동일한 궤도면에 위성을 방해하는 위성, 즉 대 우주 무기를 발사하는 것은 러시아의 손발을 묶는 행위다. 또한 10억 달러 (약 1조 4000억원) 이상의 가치가 있는 미국 위성에 대한 선제 공격은 전쟁 행위로 간주될 수 있다.

퇴역한 한 군 관계자는 “러시아가 그런 짓을 한다는 것이 이상하다. 동일 평면에 있는 저궤도 대우주 위성에 루블을 투자했다는 것이 이상하다. 그런데 왜 그렇게 말하냐고? 그 비행기에 발사하는 순간, 사실상 그 비행기에 헌신하게 되는 셈이고, 결국 잠재적 목표는 단 하나뿐이기 때문이다”라고 설명했다.

러시아가 2021년 자국 위성중 한 기(基)를 상대로 시험했던 것과 같은 지상 기반의 대(對)위성 미사일은 저궤도 상의 모든 표적을 공격할 수 있다.

이 관계자는 “그렇다면 유연한 지상 발사 방식이 훨씬 더 저렴할 텐데, 일단 발사하면 표적에 고정되는 위성에 왜 투자해야 하나?”라며 “새로운 탑재물을 공격할 유연성이 정말 필요하다면 지상 발사 대위성 미사일을 더 많이 도입하는 것을 지지할 것이다. 이 미사일은 새로운 것을 목표로 할 수 없기 때문이다”라고 말했다.

이 관계자는 “그들은 우리에게 메시지를 보내고 있다고 볼 수밖에 없다. ‘이봐, 난 그냥 당신들을 짜증 나게 만들 거야. 바로 당신 바로 뒤에 뭔가를 박아 넣을 거야’라고 말하는 거다. 그리고 어쩌면 그럴 만한 이유가 있고, 그들은 그것을 좋아한다. 비용 대비 효과나 운영상의 유연성 측면에서 생각해 보면, 단일 표적에 고정하는 것은 합리적이지 않다”는 해석을 내놓았다.

그럼에도 불구하고 러시아의 니벨리르 위성이 궤도상의 다른 우주선에 발사체를 발사할 수 있음을 보여주었기에 미국 관리들도 이러한 위협을 간과하지 않았다.

상업용 위성 추적 및 분석 회사인 슬링샷 에어로스페이스는 러시아 위성에 대한 평가에서 곧바로 요점을 짚었다.

이 회사는 “코스모스 2588호는 니벨리르 군용 정찰 위성으로, 운동 에너지 무기(레이저 같은)로 추정되는 무기를 탑재한 것으로 추정된다”고 말했다.

랭브룩도 이에 동의하며, 러시아가 ‘휴면 상태’인 위성 공격용 무기를 NRO 정찰 위성을 타격할 수 있는 범위 내에 배치하고 있을지도 모른다고 우려했다.

랭브룩은 “미국의 가장 귀중한 우주 자산 중 하나인 KH-11 강화된 첨단 수정 고해상도 광학 영상 정보(IMINT) 위성에 대한 장기간의 지속적인 감시는 ‘단순한’ 정찰 임무로는 이상하다”고 썼다.

미군이 러시아 영토의 광대한 지역을 정찰할 수 있는 능력은 냉전 절정기 이후 러시아에게 골칫거리였다.

한 은퇴한 관리가 1960년 소련의 미국 U-2 정찰기 격추 사건을 언급하며 “그들은 자신들이 우위를 점했다고 생각하고 게리 파워즈의 U-2기를 격추했다. 그들은 ‘우리는 미국인들이 우리를 감시하지 못하게 할 거야’라고 말했다. 그런데 그들은 돌아서서 우리에게 정찰 위성들이 있다고 말한다. 그들은 1960년대부터 정찰 위성을 싫어해 왔기 때문에 아직도 ‘그건 우리의 적이다. 우리는 그 위성들을 싫어한다. 우리는 그저 그들과 싸울 것이다’라는 문화가 남아 있다고 생각한다”고 말했다.

인형의 계곡

러시아의 움직임은 ‘인형의 계곡’, 즉 문제를 해결하기 위해 알약(마약)에 점점 더 의존하게 되면서 겪는 파괴적인 길에 비유된다.

미국 우주군과 외부 분석가들은 서로 복잡한 궤도 춤을 추는 러시아 위성 3종을 추적하고 있다. 코스모스 2581호, 2582호, 2583호로 번호가 매겨진 이 위성들은 지난 2월 단일 로켓에 실려 함께 발사됐다.

이 세 우주선은 미국의 스파이 위성을 전혀 추적하지 않고 있지만, 지난 3월에 한 위성이 러시아의 니벨리르 우주선 두 대가 자체 하위 위성을 배치한 것과 유사한 방식으로 미확인 물체를 발사하면서 상황이 흥미로워졌다.

올해 초 온라인 저널 더 스페이스 리뷰에 게재된 바트 헨드릭스의 분석에 따르면 코스모스 2581호와 2582호는 나란히 비행하는 동안 서로 50m 가까이까지 접근했다. 세 위성의 또다른 멤버인 코스모스 2583호는 소형 위성을 발사했고 약 한 달 동안 그 주위를 선회했으며, 러시아는 이후 이들 궤도가 코스모스 2581호와 일치하도록 궤도를 올렸다.

랭브룩은 “마침내 6월 마지막 주에 코스모스 2582호가 이들과 합류해 세 위성 모두 서로 가까이 비행하기 시작했다”며 이 광란의 활동은 “러시아가 수십 년 만에 실시한 가장 복잡한 랑데부 및 근접 작전 훈련 중 하나”라고 말했다.

더 높은 곳에서는 지난 6월 19일 러시아가 보유한 가장 강력한 로켓으로 발사된 러시아 위성 두 개가 더 흥미로운 소식을 전한다.

30년이 넘는 개발 기간 동안 이 발사는 더미 탑재체를 장착한 네 차례의 이전 시험 발사를 거쳐 실제 작동하는 군사 위성이 탑재된 러시아 앙가라 A5 로켓의 첫 비행이었다.

러시아 군이 앙가라 A5에 실어 발사하기로 결정한 탑재체는 이례적인 것이다. 이 로켓은 주 승객인 코스모스 2589를 적도를 감싸는 특이한 궤도에 배치했으며 고도는 약 2만~5만1000km 사이다.

이 궤도에서 코스모스 2589호는 지구를 약 24시간마다 한 바퀴씩 돌아 위성이 동일한 지리적 위치에서 하늘에 거의 고정된 상태를 유지할 수 있는 동기화를 제공한다. 이러한 종류의 지구 동기 궤도(GEO,정지궤도)는 일반적으로 원형 궤도이며, 위성은 적도 상공에서 동일한 고도를 유지한다.

하지만 코스모스 2589는 하루 종일 궤도를 돌며 고도를 변화시키고 있다. 코스모스 2589는 하루에 두 번 오르락내리락하는 동안 전통적인 지구동기 궤도를 따라 수많은 미국 정부 및 상업 위성 근처를 잠시 지나다가 빠르게 주변에서 떠난다. 최소한 러시아 관리들은 미국 스파이 위성의 근접 관측을 포착할 수 있을 것이다.

그러던 중 지난달 코스모스 2589가 궤도에 진입한 지 며칠 후, 상업용 추적 센서가 근처에서 두 번째 물체를 감지했다. 익숙하게 들리나? 이 새로운 물체는 곧 고도를 높이기 시작했고 코스모스 2589도 그 뒤를 따랐다.

더높이 더높이

이것이 수년간의 신비로운 활동 끝에 러시아 감시자들이나 러시아의 대(對)위성 무기의 접근 범위를 더 높은 궤도로 확장하려는 노력의 시작이 될 수 있을까?

공군 우주사령부의 전 NRO 프로젝트 매니저였던 짐 셸 과학자는 두 위성이 서로 협력할 수 있는 위치에 있는 것 같다고 제안했다.

셸은 토요일 X에 “여기에 보조 기반 사격(spooter shooting) 같은 흥미로운 시나리오가 많이 있다. 분명히 주목해야 할 부분이다!”라고 썼다.

상업용 우주 물체 추적 회사인 콤스폭(COMSPOC)는 코스모스 2589호와 그 동반자의 비정상적인 궤도로 인해 러시아 위성들이 최소한 서방국가의 지구 정지궤도 위성을 정찰할 수 있는 위치에 놓였다고 밝혔다.

콤스폭은 X에 “매일 두 개의 주요 위성 지역을 가로지르는 이 독특한 궤도는 지구정지궤도와 묘지 궤도(junk orbit, disposal orbit) 모두에서 물체를 모니터링하는 데 도움이 될 수 있다. 1°의 약간 기울어진 경사도 충돌 위험을 줄일 수 있다. 위성의 임무는 아직 명확하지 않지만, 궤도는 흥미로운 잠재적 역할을 시사한다”고 썼다.

역사적으로 러시아 군대는 지구 저궤도나 다른 독특한 우주 공간보다 지구 동기 궤도에서의 작전에 중점을 덜 두었다. 지구 정지 궤도는 적도 근처에 위치하기 때문에 높은 위도에 위치한 러시아의 우주 공항에서 접근하기가 더 어렵다. 하지만 미국과 유럽과 같은 러시아의 잠재적 적대국들은 지구 정지궤도 위성에 크게 의존하고 있다.

다른 러시아 위성들은 라디오 전송을 도청하기 위해 지구 정지 궤도에 있는 서방 통신 위성 근처로 비행한 것으로 보인다.

한 퇴역 우주군인 관계자는 “그래서 그들이 정지궤도 조사관을 하고 있을지도 모른다는 점이 흥미롭다. 그게 맞는지 궁금하다. 지켜봐야 한다”고 말했다.

스파이 테크노 스릴러의 팬이라면 이 모든 것이 소련과 미국 양대강국 해군의 힘의 균형을 뒤흔들 수 있는 가상의 무성 추진 시스템 테스트 명령을 받고 새로운 최첨단 러시아 잠수함이 무르만스크의 추운 항구를 떠나는 ‘붉은 10월(The Hunt For Red October,1990)’의 줄거리를 떠올리게 할 것이다.

북대서양의 가차없는 바다를 더욱 열악한 환경인 우주의 진공 상태로 대체해 보라.

영화가 시작된 지 몇 분 후 잠수함의 지휘관 마르코 라미우스(숀 코너리 분)가 승무원들에게 자신의 명령을 발표한다.

그는 “다시 한 번 우리는 우리의 오랜 적수인 미국 해군과 위험한 게임인 체스 게임을 한다”고 말한다.

냉전에서 거의 40년이 지난 오늘, 오랜 적대국들은 이제 우주에서 서로를 상대로 음모를 꾸미고 있다.