[우리도 우주에 간다] (79) 태양계 '대항해 시대' 열 수 있을까?
■ 일본, 우주 돛단배 '이카로스' 발사 계획
태양 빛 이용해 비행… 무한 에너지로 연료 걱정 없어
한 변 길이 약 14cm·두께 0.0075mm인 돛 달아 실험
태양 빛 이용해 비행… 무한 에너지로 연료 걱정 없어
한 변 길이 약 14cm·두께 0.0075mm인 돛 달아 실험
오는 5월 발사 예정인 일본의 우주 범선 '이카로스'의 모습.
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태양빛을 이용해 비행하는 우주 범선은 미래의 우주 수송 장치로 많은 관심을 받고 있다.
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올해 말 미국의 행성 협회에서 발사할 우주 범선 라이트 세일-1호의 모습. 돛의 중앙에 소형 위성이 장착된다.
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일본우주항공개발기구(JAXA)는 오는 5월 금성 탐사선을 발사하면서 동시에 미래의 우주 추진 장치를 단 우주 범선의 실험 모델을 발사할 예정입니다. 태양의 빛을 이용해 비행하게 될 우주 범선은 과연 어떤 우주선일까요?
일본이 제작 중인 우주 범선의 이름은 '이카로스'입니다. 이카로스란 원래 그리스 신화에서 새의 깃털을 몸에 붙이고 하늘을 날다 뜨거운 태양 때문에 날개를 붙인 밀랍이 녹아 떨어져 죽은 인물의 이름이지만, 이 우주 범선의 경우 '태양의 복사 에너지로 움직이는 연 모양의 행성간 탐사선'의 영어 머리글자를 줄인 것입니다.
이카로스는 큰 돛으로 움직이는 범선이나 요트처럼 우주의 바람을 받아 태양계를 항해합니다. 이때 우주의 바람이란 태양에서 나오는 빛을 말합니다.
우주 범선의 비행 원리는 빛이 광자라는 에너지를 가진 공과 같은 물질이라는 점을 이용한 것입니다. 쉽게 말해 공과 같은 빛 알갱이들이 우주 범선의 거울처럼 생긴 큰 돛에 부딪힐 때 생기는 힘으로 움직이는 것이지요. 즉 태양 빛이 우주 범선을 가속시키는 로켓 연료가 되고, 거울과 같은 돛은 로켓 엔진이 되는 셈입니다.
물론 태양 빛의 힘은 매우 작지만, 태양이 존재하는 동안 계속해서 이 힘을 추진력으로 쓸 수 있다는 장점을 갖지요. 알다시피 현재의 로켓은 연료를 많이 실을 수 없어 속도를 높이는 데 한계가 있습니다. 그러나 우주 범선은 연료를 무한정 얻게 되므로, 우주선의 속도를 계속해서 높일 수 있겠지요.
이와 같은 우주 범선의 아이디어는 이미 100년 전부터 나왔지만, 가벼우면서도 큰 돛을 우주에서 펼치기가 매우 어려워 지금까지 실현되지 못했습니다.
일본에서 실험할 이카로스의 돛은 사각형으로 한 변의 길이가 약 14.1m나 되지만 두께는 불과 0.0075mm밖에 안 되는 폴리이미드란 재료를 사용합니다. 또 돛에는 얇은 태양 전지판를 달아 전기도 만듭니다.
H-2A 로켓으로 다네가시마 우주센터에서 발사될 이카로스는 원심력을 이용해 몇 주간에 걸쳐 돛을 펼칩니다. 그 뒤 태양 전지에 의한 발전이 이뤄지고 가속과 감속, 돛의 방향을 조정할 궤도 제어와 같은 본격적인 실험을 실시합니다. 돛을 태양으로 향하면 이카로스의 속도는 빨라지면서 화성이나 목성의 궤도에 가까워지고, 반대로 태양으로부터 돛의 방향을 틀면 속도는 줄면서 수성이나 금성의 궤도에 가까워집니다. 현재 이카로스는 반 년에 걸쳐 금성에 가까워지는 것을 계획하고 있습니다.
이카로스의 비행이 성공하면 본격적인 미래의 우주 범선이 목성을 향할 예정이고요. 돛의 면적은 이카로스의 약 10배에 이르고, 이온 엔진을 탑재해 더욱 빠르고 정확한 비행을 하게 됩니다. 가까운 미래에 우주 범선은 태양계의 '대항해 시대'를 활짝 열 것입니다.
일본이 제작 중인 우주 범선의 이름은 '이카로스'입니다. 이카로스란 원래 그리스 신화에서 새의 깃털을 몸에 붙이고 하늘을 날다 뜨거운 태양 때문에 날개를 붙인 밀랍이 녹아 떨어져 죽은 인물의 이름이지만, 이 우주 범선의 경우 '태양의 복사 에너지로 움직이는 연 모양의 행성간 탐사선'의 영어 머리글자를 줄인 것입니다.
이카로스는 큰 돛으로 움직이는 범선이나 요트처럼 우주의 바람을 받아 태양계를 항해합니다. 이때 우주의 바람이란 태양에서 나오는 빛을 말합니다.
우주 범선의 비행 원리는 빛이 광자라는 에너지를 가진 공과 같은 물질이라는 점을 이용한 것입니다. 쉽게 말해 공과 같은 빛 알갱이들이 우주 범선의 거울처럼 생긴 큰 돛에 부딪힐 때 생기는 힘으로 움직이는 것이지요. 즉 태양 빛이 우주 범선을 가속시키는 로켓 연료가 되고, 거울과 같은 돛은 로켓 엔진이 되는 셈입니다.
물론 태양 빛의 힘은 매우 작지만, 태양이 존재하는 동안 계속해서 이 힘을 추진력으로 쓸 수 있다는 장점을 갖지요. 알다시피 현재의 로켓은 연료를 많이 실을 수 없어 속도를 높이는 데 한계가 있습니다. 그러나 우주 범선은 연료를 무한정 얻게 되므로, 우주선의 속도를 계속해서 높일 수 있겠지요.
이와 같은 우주 범선의 아이디어는 이미 100년 전부터 나왔지만, 가벼우면서도 큰 돛을 우주에서 펼치기가 매우 어려워 지금까지 실현되지 못했습니다.
일본에서 실험할 이카로스의 돛은 사각형으로 한 변의 길이가 약 14.1m나 되지만 두께는 불과 0.0075mm밖에 안 되는 폴리이미드란 재료를 사용합니다. 또 돛에는 얇은 태양 전지판를 달아 전기도 만듭니다.
H-2A 로켓으로 다네가시마 우주센터에서 발사될 이카로스는 원심력을 이용해 몇 주간에 걸쳐 돛을 펼칩니다. 그 뒤 태양 전지에 의한 발전이 이뤄지고 가속과 감속, 돛의 방향을 조정할 궤도 제어와 같은 본격적인 실험을 실시합니다. 돛을 태양으로 향하면 이카로스의 속도는 빨라지면서 화성이나 목성의 궤도에 가까워지고, 반대로 태양으로부터 돛의 방향을 틀면 속도는 줄면서 수성이나 금성의 궤도에 가까워집니다. 현재 이카로스는 반 년에 걸쳐 금성에 가까워지는 것을 계획하고 있습니다.
이카로스의 비행이 성공하면 본격적인 미래의 우주 범선이 목성을 향할 예정이고요. 돛의 면적은 이카로스의 약 10배에 이르고, 이온 엔진을 탑재해 더욱 빠르고 정확한 비행을 하게 됩니다. 가까운 미래에 우주 범선은 태양계의 '대항해 시대'를 활짝 열 것입니다.
[출처] 소년한국일보 http://kids.hankooki.com/lpage/edu/201003/kd2010030715395677380.htm 입력시간 : 2010/03/07 15:39:56 |