‘우주선’하면 어떤 모습이 떠오르는지? 

앞머리가 고깔처럼 뾰족하고 몸체는 긴 원통형이며 꼬리 부분에서 불꽃을 내뿜는 우주선을 상상했다면, 이 우주선이 낯설게 느껴질 것. 일명 ‘우주 돛단배’라 불리며 돛을 달고 우주를 누비는 ‘라이트세일(LightSail) 2호’가 다음달 22일 미국 플로리다 주 케네디 우주센터에서 시험비행에 나선다고 미국 비영리 과학단체 ‘행성협회’가 최근 밝혔다. 

고인이 된 물리학자 스티븐 호킹 박사도 초소형 우주 돛단배 1000대를 태양계 밖으로 보낸다는 야심찬 우주탐사 프로젝트를 추진한 바 있다. 가격 대비 성능이 뛰어난 우주 탐사선으로 주목받는 우주 돛단배를 비롯해 발전을 거듭하고 있는 차세대 우주선에 대해 알아보자. 



'우주 돛단배'라 불리는 라이트세일 2호의 상상도. 행성협회 제공

무한동력 우주선, 나가신다

우주 공간에서 권투 경기장 크기(약 32㎡)만 한 돛을 펴고 비행하는 라이트세일 2호는 별도의 연료 없이 태양빛을 모아 추진력을 얻는다. 돛은 음악 녹음테이프나 포장 등에 주로 이용되는 필름인 ‘마일러(Mylar)’ 소재로 만들어졌다. 돛을 펴기 전 초소형 위성일 때의 크기는 식빵 한 덩이 정도. 무게는 5㎏에 불과하다. 라이트세일이 실제 비행에 나서는 것은 이번이 처음이다. 지난 2015년 발사된 라이트세일 1호는 우주에서 돛을 펴는 실험만 진행했다. 

바다 위의 배는 돛으로 ‘바람’을 모아 항해한다. 라이트세일 2호는 연 모양의 반사판인 삼각형 모양 돛 4개로 태양빛 알갱이인 ‘광자’를 모아 앞으로 나아간다. 광자가 돛에 부딪칠 때 가해지는 압력을 이용하는 것. 태양빛은 우주 어디서든 무제한으로 확보할 수 있어 라이트세일 2호는 사실상 ‘무한동력’ 우주선인 셈이다.

라이트세일 2호는 깊은 우주 탐사에 유리하다. 미국 조지아공대의 우주탐사용 위성 ‘프록스(Prox)-1’에 탑재되는 라이트세일 2호는 민간우주기업 스페이스X의 대형 로켓인 ‘펠컨 헤비’에 실려 발사될 예정이다. 라이트세일 2호는 지상에서 720㎞ 떨어진 우주에서 프록스-1과 분리된다. 720㎞의 높은 하늘은 공기 저항을 받지 않아 속력을 높이기 적합한 환경이다. 한 번 가속되면 속도가 줄지 않고 연료를 보충할 필요도 없는 라이트세일 2호는 우주 저 너머까지 여행할 수 있는 것. 


DART 우주선이 디디모스 위성에 충돌하는 모습을 그린 상상도. NASA 제공

소행성, 비켜!

“지구는 소행성 충돌로 멸망할지도 모른다.”

호킹 박사가 남긴 경고의 메시지다. 지구인의 생존을 위협하는 소행성을 막을 ‘지구 방어 프로젝트’ 추진이 한창이다. 미국 항공우주국(NASA·나사)은 “오는 2021년 소행성에 우주선을 충돌시키는 6900만 달러(약 820억원) 규모의 사업을 민간우주기업 스페이스X에 맡겼다”고 지난달 밝혔다. NASA는 스페이스X의 로켓 추진체에 실은 우주선을 지구를 향해 오고 있는 소행성 ‘디디모스’에 충돌시킨다는 계획이다.

디디모스는 그리스어로 ‘쌍둥이’라는 뜻. 디디모스는 지름 780m의 소행성과 이 주변을 도는 지름 163m인 위성으로 이뤄져 있다. 두 행성의 속도와 궤도를 바꾼다는 뜻에서 프로젝트에는 ‘DART(Double Asteroid Redirection Test·쌍 소행성 궤도 수정 시험)’라는 이름이 붙었다. NASA는 디디모스처럼 크기가 크고 지구 근처로 날아오는 소행성을 ‘잠재적 위험 소행성’으로 분류하고 대비책을 마련 중이다. 

DART 우주선은 2021년 6월 미국 캘리포니아 주 반덴버그 공군기지에서 발사된다. 우주선은 태양 전기 추진 시스템으로 비행해 2022년 10월 경 지구로부터 약 1100㎞ 떨어진 지점에서 디디모스 위성과 충돌한다. 초속 6㎞의 빠른 속도로 우주선을 충돌시켜 소행성의 속도와 궤도가 수정될 것으로 NASA는 예상하고 있다. 이 충돌로 위성이 소행성 주변을 도는 속도가 1% 가량 줄어들 것으로 보인다. 큰 변화는 아니지만 지구에서 망원경으로 충분히 관측할 수 있는 정도다. 

▶어린이동아 장진희 기자 cjh0629@donga.com

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