화성에 우주비행사 안착 시킬 팽창식 열방패 지구 대기권서 시연

저궤도서 너비 6ｍ로 팽창 대기권 진입…착륙 중량 1.5t에서 20~40t으로 상향 가능

대기권에 진입하는 로프티드 상상도 [NASA 제공 동영상 캡처]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = '붉은행성' 화성에 우주비행사를 보낼 때 이용될 팽창식 열방패 기술이 지구 대기권에서 시험을 치렀다.

미국 항공우주국(NASA)과 외신 등에 따르면 '지구 저궤도 비행시험 팽창감속기'(LOFTID·이하 로프티드)가 10일 오전 1시 49분(현지시간) 캘리포니아주 밴덴버그 우주군기지에서 아틀라스Ⅴ 로켓에 실려 발사된 뒤 고열을 견디며 대기권에 재진입하는 데 성공했다.

로프티드는 화성은 물론 금성이나 토성의 위성(달) 타이탄 등에 유인 우주선이나 로버를 보낼 때 또는 다른 천체에서 수집한 대형 화물을 지구로 가져올 때 대기의 마찰열로부터 보호하고 감속하는데 활용할 수 있는 팽창식 열방패 기술을 시연하기 위해 발사됐다.

현재의 열 방패는 로켓의 너비에 제한될 수밖에 없는데 이를 극복하기 위해 너비 1.2ｍ 높이 46㎝ 원통 안에 접어넣을 수 있는 팽창식 열방패가 만들어졌다.

팽창하면 찻잔 받침 모양이 되는 로프티드는 지름이 약 6ｍ로 초고열을 막아주고 우주선을 감속하는 기능도 한다.

로프티드는 아틀라스Ⅴ 로켓에 함께 실린 극지 위성 'JPSS-2'의 궤도 배치에 방해가 되지 않도록 위성 분리가 이뤄지고 한시간 뒤에야 전원을 켰다. 로켓은 지구 재진입 궤도로 방향을 잡기 위해 두 차례 더 엔진을 짧게 가동했으며, 로프티드는 질소 가스를 주입해 버섯 모양으로 팽창한 뒤 로켓에서 떨어져나와 대기권 진입을 시작했다.

연구진은 로프티드에 설치된 센서와 카메라를 통해 감속 기능을 제대로 발휘하고 고열을 견딜 수 있는지를 평가했다.

로프티드의 팽창식 구조는 시속 1만8천마일(2만8천800㎞)와 화씨 3천도(섭씨 1천648도)를 견딜 수 있는 세라믹 섬유로 만들어졌는데, 이번 시연을 통해 극한 시험을 치렀다.

로프티드는 발사 두 시간 여만에 하와이 연안에서 약 800㎞ 떨어진 바다에 떨어졌으며, 주변에서 대기하고 있던 선박에 의해 회수됐다.

대기권 재진입 과정에서 측정한 자료는 만일의 사태에 대비해 백업본을 로프티드 밖으로 발사했는데, 이 자료도 함께 수거됐다.

태평양에 입수한 뒤 회수된 '로프티드' [ULA 제공/ 재판매 및 DB 금지] photo@yna.co.kr

팽창식 열방패는 반세기 전부터 구상됐지만 이에 필요한 높은 내열성과 강도를 가진 소재를 찾지 못해 진전이 없다가 10년 전 3ｍ짜리 팽창식 열방패에 대한 로켓 실험이 이뤄지며 현실로 한발짝 더 다가섰다. 당시에는 궤도에 오르지 못한 상태에서 바로 떨어졌지만, 로프티드는 열방패 크기를 두 배로 늘리고 궤도에서 재진입을 해 훨씬 더 빠른 속도와 고열로 시험이 이뤄졌다.

NASA는 현재 지구 대기 밀도의 1%에 불과한 화성에서 승용차 크기의 로버 '퍼서비어런스'(Perseverance) 처럼 약 1.5t 정도의 물체를 착륙시킬 수 있는데 팽창식 열방패 기술을 이용하면 이를 20~40t으로 늘릴 수 있는 것으로 전해졌다.

화성 유인탐사를 진행하려면 각종 보급품까지 포함해 적어도 20t 이상을 안전하게 착륙시킬 수 있는 기술이 필요한 것으로 제시돼 있다.

이번 로프티드 시연 결과에 따라 우주비행사를 태우고 화성으로 가는 우주선의 진입·하강·착륙 방법이 가닥을 잡게 될 것으로 전망됐다.

eomns@yna.co.kr

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