[핵잼 사이언스] 단 45일 만에 우주 화성까지 가는 방법 찾았다

미국과 중국 등 우주 강대국이 앞다퉈 화성으로의 이주를 준비하는 가운데, 화성까지 가는 시간을 대폭 단축할 수 있다는 내용의 논문이 공개됐다.

미국항공우주국(NASA)은 인류가 현존하는 기술로 화성까지 가는 데 약 500일 정도가 걸릴 것으로 예상해 왔다. 그러나 캐나다 맥길대학 연구진은 레이저를 사용해 수소연료를 가열하는 ‘레이저-열 추진’(laser-thermal propulsion) 시스템을 이용하면 이 시간을 45일까지 단축시킬 수 있다고 주장했다.

레이저-열 추진 시스템은 지구에서 발사하는 대형 레이저를 사용해 우주선에 전력을 전달하고, 이를 추진력으로 이용하는 방식이다.

일반적으로 단 45일 만에 화성에 도착하려면 핵분열 시스템을 이용하는 로켓을 동원해야 한다고 생각했다. 이 경우 빨리 목적지에 도착할 수는 있지만, 우주선에 탑승한 우주인도 지구 발사장 인근 지역도 다량의 방사선에 노출될 수 있다.

맥길대학 연구진의 레이저-열 추진 시스템은 태양계 내에서 빠르게 이동할 수 있는 동력을 제공할 뿐만 아니라, 더 안전하고 저렴하게 우주를 이동할 수 있다는 점에서 학계 관심을 받아왔다.

2016년에는 태양계에서 4.37광년 떨어진 알파 센타우리에 우표 크기의 우주 선단을 보내는 일명 브레이크스루 스타샷 프로젝트가 공개된 바 있다. 우주선에 달린 얇고 가벼운 특수 돛에 강력한 레이저 광선을 쪼여 그 힘으로 우주선을 날아가게 하는 원리였다.

다만 레이저-열 추진 방식으로 우주선을 빠르게 나아가게 하려면 전력 소모가 매우 큰 고출력 레이저를 사용해야 한다는 단점이 있다.

연구진은 우주과학 전문매체인 유니버스투데이와의 인터뷰에서 “우리는 태양계에서 빠르게 이동하려 할 때 레이저 기술이 어떻게 활용될 수 있는지에 큰 관심이 있었다”면서 “현재 레이저 기술 수준을 고려했을 때, 화성으로 향하는 우주선에 동력을 공급하기에 충분할 것으로 보인다”고 설명했다.

이어 “우주에서 이동 시간을 줄이면 우주비행사들의 방사선 노출량도 줄어든다. 더욱 안전한 화성으로의 여행을 기대할 수 있다”고 덧붙였다.

다만 연구진은 레이저가 가열될 때 고온을 버틸 수 있을 만한 레이저 외벽을 건설해야 하며, 초대형 레이저 기술은 대부분 초기 단계에 있는 등 해결해야 할 숙제가 남아있다고 밝혔다.

자세한 연구결과는 온라인 사전출판 논문집 ‘아카이브’(arXiv)에 공개됐다.

송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr