마이크로 중력

놀이공원에서 자이로드롭을 타고 아래로 뚝 떨어지는 순간, 몸이 붕 뜨면서 안전바에서 살짝 들뜨는 느낌을 받아본 적이 있을 거예요. 만약 엘리베이터의 케이블이 끊어져 바닥과 탑승자가 동시에 아래로 떨어진다면, 탑승자의 발은 바닥을 누르지 못하고 공중에 붕 뜨게 돼요.

우주정거장에 있는 우주비행사들이 둥둥 떠다니는 이유도 똑같아요. 우주정거장이 위치한 상공 400km에는 지구 표면 중력의 약 90%나 되는 강한 중력이 여전히 끌어당기고 있어요. 중력이 없어서 뜨는 게 아니라, 우주정거장과 비행사가 지구를 향해 끝없이 함께 떨어지는 중이기 때문에 무게를 느끼지 못하는 거예요.

그렇다면 왜 지구 바닥으로 곤두박질치지 않을까요? 우주선이 앞으로 나아가는 속도가 워낙 빨라서, 지구가 둥글게 굽어지는 곡면과 똑같은 곡선을 그리며 떨어지기 때문이에요. 속도가 유지되는 한 바닥에 닿지 않고 계속 떨어지는 셈이죠(실제로는 공기 저항 때문에 가끔 엔진으로 고도를 높여 줘요).

우리가 흔히 '무중력'이라고 부르는 상태의 정확한 과학적 이름이 바로 마이크로 중력이에요. '마이크로(micro)'는 100만 분의 1을 뜻하는 접두사로, 여기서는 지구 표면에서 느끼는 무게보다 훨씬 작다는 의미로 쓰여요. 실제 값은 상황에 따라 대략 100만 분의 1에서 1000분의 1 사이에서 달라져요.

실제 우주정거장 내부에서는 완전한 0의 중력이 만들어지기 어려워요. 우주비행사가 움직일 때 생기는 진동이나 장비가 작동하는 미세한 떨림이 벽을 울리고, 희박하지만 여전히 존재하는 우주 대기와의 마찰도 작용하거든요.

중력 자체는 거의 그대로지만, 이런 작은 힘들과 위치에 따른 중력 차이(조석 효과) 때문에 완벽한 자유낙하가 되지 않아요. 그래서 중력이 0이 되는 게 아니라, 아주 미세한 겉보기 무게(가속도)만 남게 돼요. 그래서 과학계에서는 무중력 대신 마이크로 중력이라는 용어를 공식적으로 사용해요.

마이크로 중력 상태에서는 지구에서 당연하게 보던 현상들이 완전히 낯설게 바뀌어요. 지구에서는 뜨거운 공기가 위로 올라가 촛불이 뾰족한 눈물 모양을 띠지만, 이곳에서는 밀도 차이에 의한 대류 현상이 없어서 공에 가까운 둥근 돔 모양의 푸르스름한 불꽃이 타올라요.

물도 컵에 담기지 않고 표면장력 때문에 공 모양으로 뭉쳐 둥둥 떠다녀요. 침전이나 대류가 일어나지 않는 이 독특한 환경은 과학자들에게 거대한 실험실이 되어줘요.

대류와 가라앉음이 줄어든 환경에서 일부 단백질 결정을 더 크고 고르게 키워 구조를 분석하고 이를 신약 연구에 활용하거나, 뼈와 근육이 약해지는 신체 변화를 연구해 골다공증이나 노화 연구에 참고하는 등 첨단 연구가 매일 활발하게 이루어지고 있어요.