태양풍 돛 달고 우주선 무한질주 … 위성 쓰레기 처리해주기도

인류에 도움 주는 태양풍
NASA, 회절 돛 개발해
소행성 탐사 우주선 발사

미국 NASA의 회절 솔라 세일 프로젝트 콘셉트. NASA

"태양의 재채기에 지구는 감기에 걸린다."

과학자들이 태양풍을 흔히 묘사하는 말이다. 지구에 미치는 부정적 영향이 그만큼 크다는 의미다. 과학자들은 이 부정적 영향을 극복하고 태양풍을 긍정적으로 활용하는 방안을 모색 중이다.

18일 과학기술계에 따르면 미국 항공우주국(NASA)은 '회절 솔라 세일 프로젝트(Diffractive Solar Sailing Project)'를 진행하고 있다. 태양에서 우주 곳곳으로 뻗어나가는 태양풍을 우주선의 동력으로 활용하는 기술을 개발하기 위해서다. 바람을 이용해 바다를 건너는 범선처럼 우주선도 태양풍을 이용해 우주를 여행하겠다는 것이다.

이를 위해서는 태양풍을 이용할 태양 돛이 필요하다. 태양풍을 이용하는 기존 돛은 크기가 매우 커 우주선용으로는 적합하지 않다. 또 햇빛 방향에 따라 전력이 제한된다는 한계가 있다. NASA 연구팀은 '회절' 현상을 이용한 돛을 개발한다. 회절은 파동이 경계면 모서리에서 휘어져 나가는 현상이다. 파동이 아주 작은 틈을 통과하면 파동은 주변으로 퍼져나간다. 그 틈을 일직선으로 지나가는 경로에만 존재하지 않고 확산되는 것이다.

회절 돛은 얇은 필름에 내장된 작은 격자를 사용해 회절 효과를 일으킨다. 이를 통해 우주선이 동력으로 태양풍을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 하는 것이다. 무제한으로 연료를 공급할 수 있다는 게 NASA 측 분석이다.

NASA는 이미 2011년에 회절 돛을 이용해 태양풍을 동력으로 삼는 소형 시험위성을 발사한 바 있다. 이를 지구 궤도에 올려 태양풍을 우주선 동력으로 활용할 수 있다는 가능성을 입증했다.

이후 기술 개발 과정을 거쳐 지난해 11월에는 태양 돛을 처음으로 임무에 적용했다. 태양 돛을 단 '근지구 소행성 스카우트(NEA Scout)'를 발사한 것이다. NEA Scout는 태양풍을 동력으로 해 소행성 'GE 2020'에 다가가고 있다. 태양 주위를 공전하는 GE 2020은 내년 9월 지구와의 거리가 65만9949㎞로 가까워진다. NEA Scout는 GE 2020을 탐사한 뒤 태양으로 향한다. 태양 근처로 다가가 우주 날씨를 모니터링하는 임무를 수행할 계획이다.

태양풍은 의도치 않은 긍정적 효과도 몰고 온다. 최근 인류의 골칫덩어리로 떠오른 우주 쓰레기를 처리해주는 것이다.

우주 쓰레기는 우주 공간을 떠돌고 있는 쓰레기다. 인류는 1957년 처음 위성을 발사한 이후 1만개가 넘는 위성을 우주에 쏘아올렸다. 이 가운데 현재 운영 중인 위성은 6700여 개다. 나머지 수명이 다한 위성은 모두 우주 쓰레기가 됐다는 의미다. 위성 발사가 잦아지면서 우주 쓰레기가 늘고 있다. 쓰레기는 새로운 위성 발사나 천문 연구 등에 방해가 되고 있다. 때때로 지구로 떨어져 인류에 직접적 위해를 가하기도 한다.

과학자들은 강한 태양풍이 발생할 때 우주 쓰레기가 궤도에서 제거된다고 분석한다. 태양풍이 대기를 팽창시켜 궤도에 있는 우주 쓰레기 조각에 더 많은 마찰을 발생시키고, 결국 우주 쓰레기가 지구 대기로 들어와 불타 없어진다는 것이다. NASA는 "2만2000개가 넘는 우주 쓰레기를 추적하고 있다"며 "태양풍은 우주 쓰레기 위치에 영향을 미치는 큰 요소 중 하나"라고 설명했다.

[고재원 기자]