태양풍으로 항해하는 우주 돛단배, 돛을 올리다

24일, 네덜란드 마히아 발사정에서 우주 범선 발사

 [객원 에디터 7기/ 이승원 기자] 프랑스 작가 베르나르 베르베르의 소설 ‘파피용’에서는 지구를 떠나기 위해 제작된 거대한 우주선이 등장한다. 이 우주선은 나비처럼 한 쌍의 날개를 달고 태양풍을 추진력 삼아 먼 우주를 항해한다. 이제는 소설이 아닌 현실로 다가온 이야기이다. 소설처럼 햇빛을 튕겨내며 반발력을 이용하여 항해하는 ‘우주 범선’ 발사된다. 돛단배가 바다의 바람을 따라 바다를 항해하듯이, 우주 범선은 빛의 입자의 힘을 받아 궤도를 돈다. 우주 범선을 통해 우리는 낮은 비용으로 우주 탐사를 가능하게 할 수 있는 문에 다가서는 것이다. 

미 항공우주국(NASA)은 차세대 우주 범선(Advanced Composite Solar Sail System)을 24일 발사했다. NASA는 우주 범선 내에 지난 수년간 개발한 ‘첨단 복합 우주 범선’을 전자레인지 크기인 초소형 인공위성 ‘큐브샛’에 탑재해 발사한다. 우주 범선은 지상 1,000km의 높이에 있는 태양 동기 궤도를 돌게 된다. 태양 동기 궤도란 행성 주위를 공전하는 물체의 궤도 중에 행성 위의 어떠한 지점에서도 물체가 그 지점 상공을 항상 같은 태양을 기준으로 하는 시각에 통과하는 궤도이다. 우주 발사 로켓으로는 미국 민간 우주 업체 일렉트론 로켓이 사용된다.

지난번 우주 범선 ‘라이트세일 2’는 비영리 과학단체 ‘행성협회’에서 우주 범선을 쏘아 올린 사례이다. 이 범선은 항해 시간이 1년으로 예정되어 있었지만 3년 반을 궤도에서 연료 없이 회전하였다. 하지만 지구 대기권으로 재진입하던 도중 공기와의 마찰로 인해 불타 사라졌다. 

이번 우주 범선은 저번 우주 범선에서 재료와 크기를 더 키웠다. 라이트세일 2는 한 변의 길이가 약 5.6m였던 반면 acs3은 약 9m로 확실히 커진 것을 알 수 있다. acs3은 목표 궤도에 안착하면 네 방향으로 약 7m의 탄소섬유 돛대들을 펼친다. 라이트세일 2는 돛을 펴고 궤도에 놓아진 반면 확연히 기술적 차이가 존재함을 드러내는 부분이다. 돛은 고분자 소재인 폴리머 소재를 활용하였고, 두께는 평균 사람의 머리카락의 40분의 1 정도로 엄청나게 얇다. 또한 돛은 알루미늄으로 코팅되어 밤하늘에 육안으로도 볼 수 있을 것이다.

햇빛을 이용하는 항해는 이미 말했던 것처럼 궤도에 놓아진 이후로 아무런 연료 공급이나 도움 없이 계속해서 항해할 수 있다. 이 항해 방식은 연료가 필요 없지만 속도가 느리다는 단점이 있다. 하지만 궤도에 오래 있을수록 가속도를 더 많이 받아 점점 더 빨라질 것이다. 

이와 같은 장점들 덕분에 사람들은 acs3에 대한 기대가 높아지고 있다. 또한 우주에 관련된 기술적 발전이 많이 발생하고 있다. 예를 들어 인간이 미래에 달과 화성 등으로 이주할 때 사용할 수 있는 ‘우주 거주지’가 있다. 우주 거주지들 중 우주 스타트업 ‘맥스 스페이스’가 2026년에 시험 발사할 것이라고 밝힌 팽창식 우주 거주지는 로켓 내에 압축된 형태로 발사된 후에 우주에서 부풀려지는 방식이다. 또한 맥스 스페이스는 “우주에서 쓸 거주 공간은 저렴하고 훨씬 크게 만들어야 한다”라며 “다양한 크기의 팽창식 우주 거주지를 만들 것”이라고 밝혔다.