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NASA '태양광 돛' 우주범선…K-위성 '네온샛'과 우주 갔다

광자 운동에너지로 추진 얻는 ACS3…"접이식 경량 돛대 써 작고 가벼워"
"연료탱크 없이 장기간 추력…태양풍 연구 등에 활용"

(서울=뉴스1) 윤주영 기자 | 2024-05-02 07:30 송고 | 2024-05-02 10:33 최종수정
태양빛 광자의 운동에너지서 추진을 얻는 ACS3. 4장의 돛을 전개하는 모습이다.(NASA 랭글리 연구센터 유튜브 영상 갈무리)

지난달 24일 뉴질랜드 마히야에서 발사된 우리의 군집위성 '네온샛' 1호기. 이는 미국 우주기업 로켓랩의 발사체 '일렉트론'에 실렸는데 이때 룸메이트로서 함께 실린 장비가 있다.

바로 미국 우주항공국(NASA)이 만든 태양광 돛 추진 시스템 'ACS3'(Advanced Composite Solar Sail System)다.
2일 과학계에 따르면 NASA의 소형위성체 '큐브샛'에 탑재된 ACS3는 약 1000㎞ 상공에서 임무를 수행 중이다.

ACS3는 돛을 전개 후 태양 빛 광자의 운동량에서 추진력을 얻는다. 바람의 힘을 받아 항해하는 범선처럼 물리 에너지로 운동하는 것이다.

접힌 상태로 탑재된 ACS3의 돛은 도합 80제곱미터(㎡) 넓이로 전개된다. 4장의 삼각형으로 구성된 돛은 합성 고무에 알루미늄을 코팅해 만들었다.
특히 NASA 연구진은 향후 소형 우주선 등에 탑재할 것을 감안해 '돛대'의 경량·소형화에 주력했다. 탄소섬유 튜브로 만들어진 돛은 줄자처럼 말려 있다가 7m까지 전개된다.

키츠 윌키 NASA 랭글리 연구센터 수석연구원은 "금속재 등 무겁고 부피가 큰 돛대는 오늘날 소형화되는 우주선에 탑재하기엔 부적절하다"며 "이 돛대는 작고 가벼울 뿐 아니라 온도 변화에 강한 등 안정적인 성능을 갖췄다"고 설명했다.

NASA 연구진은 ACS3가 향후 태양풍 연구 등 장기임무에 적합한 추력을 제공할 것으로 기대 중이다. 연료가 아닌 영구적인 태양 빛 에너지를 활용하는 것이기 때문이다.

비록 광자 운동량이 미미해 초기 속도는 느리지만 공기 저항이 없는 우주에서 가속을 받으면 이 역시 해결될 수 있다.

앨런 로즈 NASA 에임스 연구센터 수석 시스템 엔지니어는 "태양은 수십억 년간 타오를 것이므로 무한한 추진력을 얻을 수 있다"며 "거대한 연료탱크를 탑재하는 것 대신 이러한 돛이 활용될 수 있을 것"이라고 전망했다.

NASA 관제팀은 큐브샛 카메라를 통해 돛을 관찰하며 속도조절·전개 등 기능을 시험하고 있다. 여기서 확보된 데이터에 기반해 향후 축구장 절반 크기인 2000㎡까지 돛을 확장 제작할 예정이다.


legomaster@news1.kr

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