[아하 우주] 혜성 타고 태양계 여행하는 '히치하이커 우주선'

[서울신문 나우뉴스]

미 항공우주국(NASA)의 제트 추진 연구소(JPL) 과학자들이 미래 태양계 여행의 새로운 방식을 제안했다. 이들의 구상은 한마디로 ‘히치하이크’라고 요약할 수 있다. 단 대상은 지나가는 자동차가 아니라 소행성과 혜성이다.

​지구에서 발사되는 우주선은 빠른 속도를 얻기 위해서 더 많은 연료를 실어야 한다. 이는 결국 상당한 비용 부담을 발생시킨다. 그래서 이전부터 나사의 과학자들은 행성의 에너지를 빌려왔다.

중력 도움(gravitational assistance/flyby)이라고 알려진 이 방식은 행성 주변에 근접해서 돌면서 약간의 운동에너지를 얻는 방법이다. 우리가 아는 보이저 탐사선은 물론 최근 명왕성을 지나간 뉴호라이즌스호 모두 이런 방법을 사용했다.

​문제는 상당한 속도를 얻기 위해서는 큰 행성을 사용해야 한다는 것이다. 이렇다 보니 우주선을 아무 때나 발사할 수가 없고 항상 목성 같은 거대 행성을 지나갈 기회를 노려야 했다. 더구나 일단 행성들을 지나가고 나면 가속하거나 감속할 방법은 연료를 사용하는 방법 밖에 없다.

제트 추진 연구소의 ​연구 책임자인 오노 마사히로와 그의 동료들은 대담하게도 우주선 옆을 지나가는 혜성이나 소행성에서 운동에너지를 얻는 방식을 제안했다. 혜성 히치 하이커(Comet Hitchhiker) 프로젝트는 작살과 여기에 연결된 줄을 이용해 혜성이나 소행성이 우주선을 견인하게 만드는 계획이다.

​이는 마치 작살을 던져 고래나 상어를 잡는 것과 비유할 수 있는데, 다른 점은 포획이 아니라 속도를 올리는 데 사용한다는 것이다. 물론 여기에는 상당한 기술적 어려움이 있다.

​일단 첫 번째 기술적 난제는 정확하게 지나가는 소행성에 작살을 던져서 고정하는 것이다. 이 작살은 재사용이 가능한 디자인으로 개발해야 계속 여행이 가능하다. 당연히 말처럼 쉬운 문제가 아니다.

두 번째 문제는 엄청난 힘을 견디는 긴 줄이 필요하다는 것이다. 작살이 고정되면 이 줄은 갑자기 큰 힘을 받게 되므로 마치 큰 고기를 낚을 때처럼 줄을 풀어줘야 한다. 그렇지 않으면 작살이 빠지던지, 줄이 끊어질 것이다. 정리하면 길게 풀 수 있으면서 엄청나게 튼튼하고 가벼운 줄이 필요하다.

​이 방법이 성공한다면, 다시 줄을 감아 목표로 하는 소행성에 접근할 수도 있고 반대로 운동 에너지만 얻고 헤어질 수도 있다. NASA의 과학자들은 이런 방법을 쓰면 카이퍼 벨트에 있는 천체를 5개에서 10개 정도 동시에 탐사할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 문제는 이런 방법이 진짜 가능한 지이다.

​현재 존재하는 섬유소재 가운데 방탄복 소재 등으로 쓰이는 케블라 등을 사용해도 견딜 수 있는 속도 변화는 초당 1.5km 정도다. 과학자들은 최대 초당 10km의 속도 변화도 생길 수 있다고 보고 있다. 따라서 카본 나노튜브 같은 새로운 소재가 필요하다. 그것도 매우 길게 줄로 만들 수 있어야 한다. 현재 기술 수준으로는 아직 어려운 이야기다.

​따라서 혜성 히치 하이커는 아직 개념 탐색의 단계라고 할 수 있다. 물론 언젠가 미래에 가능해진다면 태양계 탐사에 신기원을 이룩할 수도 있을 것이다. 연료를 별로 사용하지 않고도 장거리를 이동할 수 있기 때문이다. 그때가 되면 은하수는 아니지만, 태양계를 여행하는 히치 하이커를 위한 안내서 정도는 나올지도 모른다.

​고든 정 통신원jjy0501@naver.com

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