달 임무에 사용될 '이온엔진' 테스트 성공
2021-04-08 07:51

2024년 달에 거주가능한 인류를 보내는 미 항공우주국(NASA)의 '아르테미스 프로그램'은 기존의 달 탐사임무와는 많은 점이 다르다.

이제까지는 우주선을 달에 착륙시켜 임무를 수행하고 돌아오는 데 그쳤지만, 아르테미스 프로그램은 달에 우주인이 상주가능한 환경을 만들어야 하기 때문이다. 이로 인해 기존 우주임무에서는 등장하지 않았던 새 요소들이 추가된다.

가장 대표적인 것이 달 궤도를 돌며 인간 거주를 지원할 우주정거장 '달 게이트웨이(Lunar Gateway)'다. 달 게이트웨이는 몇개의 모듈로 나눠지는데, 그 중 핵심적인 부분은 '거주 및 물류 모듈(Habitation and Logistics Outpost)', 즉 HALO(헤일로)다. 

달 게이트웨이 상상도 <사진=NASA 공식 홈페이지>

또한 '전력 및 추진 모듈(Power and Propulsion Element, PPE)'은 게이트웨이가 달 궤도를 유지하는데 사용되는 동력부다. 이 모듈에는 기존의 화학 연료를 태워 추진력을 얻는 시스템과 달리 '이온 엔진(ion engine)'으로 알려진 '홀 효과 추진기(Hall effect thrusters)'를 사용한다. 이온 엔진은 영화 '스타워즈'와 같은 SF 영화에서 푸른 빛을 내뿜는 우주선 엔진으로 자주 표현됐다.

이온 엔진은 전자기장을 이용해 이온화된 상태의 고온 가스를 엔진 노즐을 통해 배출, 추력을 만든다. 실제로는 추력이 낮아 중력이 없는 우주 공간에서나 사용할 수 있지만 대신 수십 ㎏의 추진제로도 몇년을 버틸 수 있는 등 장점이 있다. NASA에 따르면 게이트웨이에 투입될 이온 엔진은 태양광을 이용한 전기 추진 시스템으로, 기존 이온 엔진보다 최소 30% 강한 추력을 내는 것으로 알려졌다.

그리고 최근 NASA는 이온 엔진이 탑제된 PPE의 테스트를 성공적으로 마쳤다고 발표했다. NASA 글렌 리서치 센터 PPE 담당자 마이크 베렛은 "여러 주에 걸쳐 PPE 시스템이 달 주변에서 작동하는지 검증했다"며 "이는 달 게이트웨이가 15년간 임무를 수행하는데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

이온 엔진 테스트 장면 <사진=NASA 공식 홈페이지>

NASA는 이를 통해 2024년에는 PPE와 헤일로가 차질없이 완성될 것이며, 스페이스X의 '팰콘 헤비(Falcon Heavy)'에 탑재돼 달로 날아갈 것이라고 밝혔다. 헤일로와 PPE 말고도 유럽우주국(ESA)의 '동력 및 통신모듈(ESPRIT)'과 '국제 거주 모듈(I-HAB)' 등도 나중에 달 게이트웨이에 추가된다.

아르테미스 프로그램에는 유럽과 러시아, 일본, 캐나다, 호주 등은 물론 스페이스X와 같은 민간 업체들까지 참가하고 있다. 특히 일본우주항공연구개발기구(JAXA)는 도요타와 함께 월면차 '루나 크루저'를 개발 중이다.

달 게이트웨이는 아르테미스 프로그램 외에도 10년 이내에 화성의 유인 우주선 임무를 지원하게 된다. 그 시점이 되면 게이트웨이 앞에는 '달' 대신 '심우주'라는 단어가 더 어울릴 전망이다.

채유진 기자 eugene@sputnik.kr

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