[아하! 우주] 차세대 화성 탐사로보 마스 2020 ‘원자력 심장’ 탑재하다

오는 2020년 7월 발사되어 2021년 2월 18일 화성에 착륙할 미 항공우주국(NASA)의 차세대 로버인 '마스 2020'(Mars 2020)에 플루토늄–238 핵연료 주입이 시작됐다. NASA의 초기 화성 로버들은 태양 전지를 사용했지만, 덩치가 커진 큐리오시티 로버부터는 태양광 전지만으로는 충분한 동력을 제공할 수 없어 원자력 전지인 MMRTG(Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator, 다중 임무 방사성 동위원소 열전기 발전기)를 사용한다. 원자력 전지 탑재는 마스 2020의 조립이 최종 단계에 이르렀다는 이야기다.

마스 2020 로버는 무게 1,050㎏에 길이 3m, 너비 2.7, 높이 2.2m로 무게 899㎏인 큐리오시티 로버의 업그레이드 버전이지만, 원자력 전지는 큐리오시티와 같은 것을 사용한다. MMRTG는 방사성 동위원소가 내놓는 열에너지를 바로 전기로 바꾸는 방식으로 효율은 낮지만, 구조가 매우 단순하고 내구성이 우수하며 크기가 작아 우주선에 널리 사용된다.

큐리오시티와 마스 2020 로버에 탑재된 MMRTG는 무게가 45㎏이며 핵연료인 산화 플루토늄의 무게는 4.8㎏이다. 이 방사성 동위원소는 110W의 전기와 2000W의 열에너지를 꾸준히 생산해 로버가 필요한 동력과 열에너지를 제공한다. 전기 에너지는 두 개의 리튬 이온 배터리에 저장되어 로버가 움직이지 않는 순간에도 귀중한 에너지를 저장해 동력원으로 사용할 수 있다. 2000W의 열에너지는 로버 내부의 컴퓨터를 비롯한 중요 장비가 화성의 낮은 기온에 손상되지 않도록 보온하는 데 사용된다. 이를 위해 MMRTG에는 열교환 장치가 탑재되어 있다.

MMRTG는 2012년 화성에 착륙해 지금까지 활약하고 있는 큐리오시티 로버를 통해 그 성능을 입증했다. 참고로 설계 수명은 14년으로 다른 부분이 고장 나지 않는 이상 앞으로 7년 이상 임무를 수행할 수 있다. 마스 2020 로버 역시 마찬가지로 장시간 임무 수행이 가능할 것이다. 마스 2020 로버가 수집한 정보는 화성의 비밀을 풀어내는 것은 물론 화성 유인 탐사에 필요한 정보를 제공할 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com