햇빛만 받고도 시속 550km 질주…4개의 돛 단 우주 범선 닻 올렸다 > IT/과학기사 | it/science

NASA 24일 뉴질랜드서 발사

프랑스 작가 베르나르 베르베르의 소설 ‘파피용’에는 지구를 떠나기 위해 제작된 거대 우주선이 등장한다. 파피용으로 명명된 이 우주선은 나비처럼 생긴 한 쌍의 날개를 달고 태양풍을 동력 삼아 먼 우주를 항해한다. 이 소설을 연상시키며 햇빛을 튕겨낸 반발력으로 우주를 항해하는 신개념 우주선이 닻을 올린다. 범선이 바람의 힘으로 바다를 항해하듯, ‘우주 범선’은 돛을 펼치고 빛 입자의 힘을 받아 궤도를 돈다. 저비용으로 장기간 우주 탐사가 가능해 우주 탐사의 새로운 장을 열 기술로 기대를 모은다.

◇우주 돛단배’ 현실로

미 항공우주국NASA은 차세대 우주 범선을 오는 24일 뉴질랜드 마히아 발사장에서 쏘아 올린다고 밝혔다. NASA는 지난 수년간 개발해온 ‘첨단 복합 우주 범선’을 전자레인지 크기인 초소형 인공위성 ‘큐브샛’에 탑재해 발사한다. 우주 범선은 지상 1000㎞ 상공의 태양 동기 궤도를 돌게 된다. 우주 범선 발사에는 미국 민간 우주업체 로켓랩의 일렉트론 로켓이 사용된다.


이번 우주 범선은 거대한 삼각형의 돛 4개가 모여 정사각형 모양을 이룬다. 각 변은 9m이고, 총 크기는 80㎡ 정도다. 목표 궤도에 안착하면 네 방향으로 약 7m 길이의 탄소섬유 돛대들이 펼쳐지며 돛이 활짝 펴지는 방식이다. NASA에 따르면, 우주 범선이 완전히 펼쳐지는 데는 25분이 걸린다. 돛은 고분자 소재인 ‘폴리머’로 이뤄져 있고, 두께는 사람 머리카락의 40분의 1 수준인 2.5㎛마이크로미터다. 돛은 알루미늄으로 코팅되어 있어 밤하늘의 별처럼 특정 시간대 일부 지역에선 우주 범선을 육안으로도 볼 수 있을 전망이다.

우주 범선의 가장 큰 장점은 목표 궤도에 올라간 뒤에는 추가 연료가 들지 않는다는 것이다. 기존 우주선은 액체수소나 등유 등 연료를 계속 공급해야 동력이 유지되는데, 우주 범선은 햇빛만 받을 수 있으면 추진력을 얻어 운항할 수 있다.

태양이 우주로 내뿜는 광자光子·빛의 입자를 4개의 돛으로 튕겨내면서 움직이는 것이다. 광자의 운동량이 적어 처음에는 추진력이 미미하지만, 우주에 오래 머물수록 빠르게 가속할 수 있다. 우주 범선이 한 달 동안 햇빛을 받으면 시속 550㎞까지 운항 속도를 끌어올릴 수 있을 것으로 추정된다. 이론상 햇빛을 계속 받으면 광속초속 30만km의 10~20%까지 속도가 올라갈 수 있다.

앞서 민간에서 우주 범선을 쏘아 올린 사례도 있다. 2019년 미국의 비영리 과학단체 ‘행성협회’는 우주 범선 ‘라이트세일2′를 발사했다. 이 단체는 베스트셀러 저서 ‘코스모스’로 유명한 천문학자 칼 세이건이 설립했다. 세이건은 1970년대부터 우주 범선에 관한 구상을 밝혀왔다.

각 변 길이가 5.6m인 라이트세일2는 지상 600~700㎞ 고도를 유지하면서 안정적으로 임무를 수행했다. 3년 이상 지구 궤도를 돌다 2022년 11월 대기권으로 진입하면서 기체가 불에 타 사라졌다. 행성협회는 라이트세일2의 우주 탐사 정보를 NASA와 공유했다.

◇우주서 부풀어 오르는 거주 공간도

달과 화성 등으로 이주할 때 사용할 ‘우주 거주지’ 기술도 속속 개발되고 있다. 최근 우주 스타트업 ‘맥스 스페이스’가 2026년 시험 발사를 하겠다고 밝힌 팽창식 우주 거주지는 20m³ 규모로, 로켓 내에 압축된 형태로 발사돼 우주에서 풍선처럼 부풀게 하는 방식이다. 지구를 떠날 땐 여행 가방 두 개 정도 부피를 차지하지만, 달이나 화성에 도착하면 비닐 온실처럼 확장시켜 사람들이 거주할 수 있게 한다는 것이다. 맥스 스페이스는 “우주에서 쓸 거주 공간을 훨씬 저렴하고 크게 만들어야 한다”며 “20~1000m³까지 다양한 팽창식 서식지를 내놓겠다”고 밝혔다. 이 회사의 목표는 국제우주정거장ISS을 대체하는 대형 거주지를 쏘아 올리는 것이다. 이들은 ISS 건설 비용의 0.2%에 불과한 2억 달러약 2800억원로 비슷한 규모의 건물을 지을 수 있다고 주장한다.



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박지민 기자 bgm@chosun.com