[아하! 우주] 태양빛 받아 항해...NASA, ‘솔라 세일’ 태양광 우주선 공개

바람을 받아 항해하는 범선처럼 우주선도 태양광을 받아 추진력을 얻을 수 있다. 태양 에너지를 반사해 추진력을 얻는 '솔라 세일'(Solar Sail)을 사용하면 된다. 태양 에너지는 끊임없이 공급되기 때문에 솔라 세일을 이용하면 연료 없이 장거리 우주여행에 필요한 속도를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

단점은 약간의 추진력을 얻기 위해서 거대한 솔라 세일이 필요하다는 것이다. 지구 궤도 근방에서 가로세로 1km에 달하는 대형 솔라 세일을 이용해도 추진력은 9N(뉴턴)에 불과하다. 따라서 아주 크고 가벼운 솔라 세일을 장기간 펼쳐야 충분한 속도를 얻을 수 있다는 것이 큰 단점이다. 이런 이유로 아직 솔라 세일은 널리 사용되지 못하고 있다.

하지만 미국, 유럽, 일본 등 주요 우주 선진국들은 차세대 경량 신소재를 이용하여 솔라 세일의 구상을 현실로 옮기고 있다. 이미 일본은 금성 탐사선인 '이카로스'(IKAROS: Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun)에서 솔라 세일을 사용했다. 이는 솔라 세일을 행성 간 여행에 사용한 첫 번째 사례로 기록되었다.

미국 항공우주국(NASA)은 솔라 세일의 상용화란 측면에서 일본보다 뒤졌지만, 새롭게 만회할 기회를 엿보고 있다. 2008년 NASA는 '나노세일-D'(NanoSail-D)라는 실험용 솔라 세일을 저지구궤도(LEO)에 올려보내기 위해 발사했으나 실패했다. 2010년에 이르러 나노세일-D2가 발사되어 마침내 궤도에 진입했는데, 이는 NASA가 성공한 첫 솔라 세일이었다.

나노세일은 10X10X30cm에 불과한 작은 위성에 탑재되었는데, 펼쳐지면 크기는 10 제곱미터에 달한다. 이 나노세일은 240일간 궤도에서 성공적으로 테스트 되었다.



NASA는 2018년 회심의 대작인 오리온 우주선을 차세대 거대 로켓인 SLS(Space Launch System)에 탑재해 발사할 예정이다. 오리온 우주선은 달을 한 바퀴 선회한 후 지구로 귀환하게 되는데, SLS가 아주 강력한 로켓이기 때문에 사실은 더 많은 화물을 실을 수 있다.

NASA는 SLS의 자투리 공간에 11개의 작은 미니 우주선을 탑재한다는 계획을 세우고 있다. 그리고 그중 2개에 솔라 세일을 적용할 예정이다.

첫 번째는 지구 근접 소행성 정찰(Near-Earth Asteroid Scout) 임무로 작은 우주선에 솔라 세일을 달아 지구 근방의 소행성까지 탐사하는 계획이다. 두 번째는 더 특이한 임무인데, 솔라 세일을 이용해서 추진력을 얻는 게 목적이 아니라 태양 빛을 반사해 달의 크레이터 내부에 존재하는 영구 그림자 지역을 비추는 게 목적이다. 그러면 여기에 있는 물질이 증발해서 물이나 다른 물질들의 증거를 확인할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이 임무는 루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)라고 명명되었다.

남은 시간이 많지 않지만 이미 나노세일을 개발하면서 얻은 기술이 있으므로 아마 개발 자체는 어렵지 않을 것으로 예상하고 있다. 이 미니 우주선들은 각각의 무게가 11kg에 불과할 정도로 작아서 솔라 세일을 이용해 우주를 항해할 만큼 속도를 얻을 수 있다. 과연 21세기 우주가 새로운 형태의 우주 범선의 시대가 될지 주목된다.

[동영상 보기; https://www.youtube.com/watch?v=oGKry-AmV-c ]



고든 정 통신원 jjy0501@naver.com