바다 일렁이는 천체 ‘타이탄’ 탐사 준비 속도…핵심장치 ‘방열판’ 시험 성공

NASA, 2500도 고온에 방열판 노출
태양광 모아 열기 쏴…“시험 통과”
2028년 발사…생명체 징후 탐색

무인기 ‘드래건플라이’가 타이탄 하늘을 날고 있는 상상도. 미국 항공우주국(NASA) 제공

미국 항공우주국(NASA) 관련 연구진이 뉴멕시코주 시험 시설에서 태양광으로 만든 초고온에 드래건플라이의 방열판 견본을 노출하는 시험을 시행하고 있다. NASA 제공

지구를 제외하고 표면에 유일하게 바다가 있는 천체인 ‘타이탄’ 에 보낼 무인기 제작에 속도가 붙었다. 타이탄에 착륙할 때 발생하는 대기와의 마찰열에서 무인기 동체를 보호할 핵심 장치인 ‘방열판’ 성능 실험이 성공한 것이다. 지구에서 2028년 발사될 드래건플라이는 2034년 타이탄에 도착한 뒤 생명체 흔적을 찾을 예정이다.

미국 항공우주국(NASA)과 존스 홉킨스 응용물리학연구소(APL) 연구진은 1일(현지시간) 공식 자료를 통해 토성 위성 타이탄 하늘에서 비행할 무인기 ‘드래건플라이’의 방열판 성능 실험이 성공했다고 밝혔다.

드래건플라이는 경차 덩치의 무인기다. 중량 420㎏짜리 동체에 달린 프로펠러 8개를 돌려 타이탄 하늘을 날아다닐 예정이다. 방열판은 드래건 플라이가 타이탄에 막 도착해 대기를 뚫고 낙하하는 상황에서 기능을 발휘하도록 설계됐다. 대기와의 마찰 때문에 생기는 열에서 드래건플라이 동체를 보호한다.

지구 밖 천체에 무인기를 보내는 일은 매우 드물다. 지금까지는 2021년 화성에 도착해 3년간 하늘을 날아다닌 NASA의 ‘인제뉴어티’가 유일하다. 하지만 인제뉴어티는 어른이 두 팔로 껴안을 수 있을 정도로 작았고, 날개도 두 개뿐이었다. 본격적인 ‘지구 밖 천체용 무인기’는 드래건플라이인 셈이다.

그런데 드래건플라이가 투입될 타이탄은 대기 밀도가 지구의 4배에 이른다. 연구진은 이런 두꺼운 대기를 뚫고 드래건 플라이가 타이탄 지상으로 고속 낙하하는 상황을 가정해 실험을 실시한 것이다. 밀도 높은 타이탄 대기와 마찰하며 열이 다량 발생하는 상황을 가정해 방열판을 2500도 고온에 노출했다.

이 시험은 뉴멕시코주 소재 샌디아국립연구소의 태양광 집적 시설에서 진행했다. 수백개 거울로 태양광을 모아 고온을 만들었다. NASA는 “제조나 조립 과정에서 발생할 수 있는 결함을 고의로 만들어 고온에 노출했는데도 시험에 통과했다”고 밝혔다. 방열판은 ‘PICA-D’라는 소재로 만들어졌다. 탄소 성분으로 만든 뼈대에 특수 플라스틱을 채워 넣어 제작했다.

태양계에 있는 수많은 행성과 위성 가운데 NASA가 하필 타이탄에 무인기를 보내려고 공을 들이는 데에는 이유가 있다. 타이탄은 지구를 제외하고 표면에서 바다가 확인된 유일한 천체다. 지구 외에 이런 천체는 타이탄이 유일하다.

타이탄 온도는 영하 179도에 이르기 때문에 바다 성분이 물은 아니다. 초저온에도 얼지 않는 액체 메탄·에탄이 일렁인다. 액체 존재는 생명체 탄생을 위한 기본 조건이다. 이 때문에 타이탄은 우주과학계의 비상한 관심을 끌고 있다.

드래곤플라이는 2028년에 발사돼 2034년 타이탄에 도착할 예정이다. 여러 지역을 날아다니며 동체에 장착한 카메라와 센서를 가동할 예정이다. 궁극적인 임무는 생명체 징후 탐색이다. NASA는 “표면에 존재하는 물질을 채취해 성분을 분석하고, 지질과 기상 조건도 파악할 것”이라고 밝혔다.

이정호 기자 run@kyunghyang.com