‘달 기지’ 싣고 우주 갈 초대형 로켓 SLS무인캡슐 ‘오리온’, 역대 최장거리 비행태양열, 마찰열 막아줄 풍선형 공중접시

지난 16일 새벽(현지시각) 미국 플로리다주 케네디우주센터에서 강력한 불꽃이 일었다. 높이 98m, 무게 2500t에 달하는 미국 항공우주국(NASA)의 거대 로켓 ‘스페이스 론치 시스템(SLS)’이 우주를 향해 발사됐다. 1972년 아폴로 17호 이후 50년 만에 인간 우주비행사를 달에 보내는 계획인 ‘아르테미스(Artemis)’ 임무가 첫 발을 내딛은 것이다.아르테미스 임무는 인간을 달에 보내는 데서 끝나지 않는다. 달 궤도를 도는 우주정거장을 띄워 여러 우주선이 오고갈 수 있는 정류장 역할을 하는 동시에 우주 탐사에 쓸 각종 물류를 통합하는 장소도 계획하고 있다. 달 우주정거장을 미래 화성 탐사를 위한 전초 기지로 쓰는 것이 아르테미스의 궁극적인 임무다.NASA는 2014년부터 약 230억달러(약 30조8000억원)를 들여 SLS 로켓을 역대 가장 강력한 로켓으로 만들었다. SLS 로켓 하단에 4개, 측면에 2개씩 달려있는 엔진들은 총 4000t 수준의 추력을 갖췄다. 추력은 엔진이 공기를 밀어내 로켓을 하늘로 띄우는 힘인데 지금껏 추력이 4000t인 로켓은 없었다. SLS 로켓은 지구 저궤도까지 143t의 탑재체를 띄울 수 있다.이번 발사에서 SLS 로켓은 무인 탐사 캡슐 ‘오리온’을 탑재한 채 우주로 향했다. SLS는 발사 이후 1시간 56분이 지난 시점에 오리온을 달 궤도에 안착시켰다. 이후 오리온은 임무 11일차인 25일 오전 7시 42분(현지 시각) 아폴로13호의 최장 비행기록인 40만171㎞를 넘어섰다. NASA에 따르면 오리온은 이날 중 지구에서 약 43만㎞ 이상 떨어진 지점에 도달한다. 오리온은 다음 아르테미스 임무에서 사람을 싣고 비행하는 데 필요한 각종 데이터를 모으고 있다.

안전한 화성여행 도와줄 ‘공중 접시’

아르테미스 임무 개시를 6일 앞둔 지난 10일 NASA는 화성 탐사에 쓰일 또 다른 장비를 아틀라스 5호 로켓에 장착해 우주로 쏘아올렸다. 우주에서 풍선처럼 부풀어오르는 이 장비의 정식 명칭은 ‘팽창식 감속기’다. 넓고 둥글며 납작한 형태 때문에 ‘공중 접시’라는 별명이 붙었다.아틀라스 5호는 지구 대기권을 빠져나온 뒤 2단계 로켓을 점화시켜 팽창식 감속기를 분리했다. 2단계 로켓 앞머리에 장착된 팽창식 감속기에 압축질소가스가 주입되며 부풀어올랐고 몇 시간 뒤 하와이에서 800㎞ 떨어진 바다 위에 안전하게 착륙했다. 대기권 밖에서 안으로 재진입할 때 발생하는 열과 속도를 모두 견뎌낸 것이다.이 프로젝트 이름은 ‘팽창식 감속기의 지구 저궤도 비행 테스트(LOFTID)’다. 팽창식 감속기의 역할은 두 가지다. 첫째는 미래에 인간을 화성까지 안전하게 데려갈 수 있도록 태양열을 막아주는 ‘우주 양산’이다. 또 넓은 원 형태가 공기 저항을 많이 발생시키는 점을 활용해 우주선이 화성에 안전하게 착륙하도록 속도를 줄이는 데 쓸 계획이다.화성은 지구보다 대기가 아주 얇아 공기 저항이 적다. 때문에 우주선이 화성 대기권을 뚫고 지표면에 착륙할 때까지 걸리는 시간은 7분밖에 되지 않는다. 그 7분간 우주선은 엄청난 속도는 물론 속도를 줄일 때 발생하는 섭씨 1300도 가량의 마찰열을 견뎌내야 한다. 화성 착륙을 흔히 ‘공포의 7분’이라 부르는 이유다.팽창식 감속기는 섭씨 1650도의 열을 버틸 수 있는 특수 소재로 제작됐다. 시속 2만9000㎞로 움직일 때 발생하는 공기저항도 견딘다. 완전히 부풀었을 때 지름은 6m인데 부풀지 않았을 때는 폭 1.2m, 높이 0.15m 정도의 작은 케이스에 보관할 수 있어 휴대성이 매우 좋다.

50년 전 러시아 아이디어를 현대에서 실현

팽창식 감속기와 같은 형태의 장비를 우주 여행에 쓰자는 아이디어는 50년 전 러시아에서 처음 나왔다. 다만 당시에는 강력한 공기 저항과 고온을 버틸 수 있는 소재가 없어 무산됐다. 이후 2002년 현 LOFTID 프로젝트 수석 연구원인 닐 치트우드가 관련 논문을 발견해 현 LOFTID 수석 엔지니어인 스티브 휴즈에게 전달한 것이 팽창식 감속기 개발의 시작이었다.NASA는 이번 LOFTID 프로젝트에 9300만달러(한화 약 1260억원)을 투입했다. 지난 2012년에는 올해 발사한 팽창식 감속기보다 절반 정도 작은 지름 3m짜리 장비로 3번의 시험 비행이 진행됐다.치트우드는 “실제 화성 여행에서 발생할 열과 공기저항을 감안하면 지름 9m짜리 팽창식 감속기가 필요하다”며 “이번에 발사한 지름 6m짜리 팽창식 감속기를 실전에서 쓰지는 못할 것”이라고 말했다. 다만 “이번 성공은 팽창식 가속기 기술을 임무에 쓸 수 있다는 걸 증명했다는 점에서 의미가 있다”고 말했다.NASA는 팽창식 감속기가 완성되면 화성뿐만 아니라 토성의 가장 큰 위성인 타이탄과 금성을 여행하는데도 이를 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

[출처] https://n.news.naver.com/mnews/article/366/0000858357?sid=105