멀지 않은 미래 화성 유인 탐사를 목표로 하는 미 항공우주국(NASA)이 미군과 손잡고 차세대 로켓 엔진 개발을 추진한다. NASA는 현재 미국 플로리다대학교의 하이브리드 핵열 로켓 엔진 개발도 지원하고 있다.
NASA와 미국 국방고등연구계획국(DARPA)은 최근 공식 채널을 통해 이르면 오는 2027년 새 핵열 로켓 엔진의 실전 테스트를 진행할 예정이라고 발표했다.
NASA와 DARPA의 핵열 로켓 엔진 개발 미션은 'Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations(DRACO)'로 명명됐다. 이 엔진은 화성이나 보다 먼 심우주로 우주선을 이동시키는 시간을 확실하게 단축할 것으로 전망된다.
'DRACO' 미션은 DARPA가 제작한 기체에 NASA가 주도해 개발한 새 핵열 엔진을 탑재, 유의미한 성과를 내는 것이 목적이다. 2027년 실시되는 실전 테스트는 지구가 아닌 우주 공간에서 이뤄진다는 점에서 의미가 있다.
파멜라 멜로이(62) NASA 부국장은 "'DRACO' 미션은 태양계 모든 곳의 유인 탐사를 1차 목표로 한다"며 "여기서 얻은 교훈과 기술력을 바탕으로 향후 인류를 태양계 이외의 심우주까지 데려다줄 엔진을 개발하는 것이 최종 목적"이라고 설명했다.
새 로켓 엔진은 액체 추진제가 핵분열로(원자로와 같은 개념)의 고열에 가열돼 팽창, 노즐에서 분출되는 과정에서 추진력을 얻는다. NSAS에 따르면 이 엔진은 기존 화학 연료를 사용하는 엔진보다 효율이 최소 3배 뛰어나다.
유인 달 탐사 '아르테미스'를 추진 중인 NASA는 빠른 시일 내 화성에 우주 비행사를 보낼 계획이다. 이후 태양계 내 다른 목적지로 우주인을 보내기 위해서는 비행시간 단축이 반드시 필요하다.
멜로이 부국장은 "로켓 추진력이 향상돼 행성 이동 시간이 단축되는 것은 여러모로 의미가 있다"며 "우주인이 우주 공간을 이동할 때 우주 방사선이나 미중력이 야기하는 악영향에 보다 덜 노출되는 것은 상당히 중요하다"고 전했다.
로켓 엔진은 비추력(연료 질량에 대한 로켓 엔진의 추력)이 뛰어나고 에너지 효율이 높을수록 유용하다. 로켓이나 우주선을 적은 에너지로 보다 멀리, 그리고 빨리 이동시킬 수 있다면 머나먼 행성 탐사가 가능하기 때문이다.
NASA가 원자력을 이용한 핵열 로켓 엔진을 개발하기 시작한 것은 1950년대다. 1969년 'NERVA(The Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application)'로 명명된 핵열 로켓 엔진을 테스트했으나 실용화까지는 이뤄지지 않았다.
갖은 시행착오에도 학자들의 핵열 로켓 엔진 연구는 계속됐다. 최근에는 플로리다대학교 연구팀이 핵열 추진과 전기 추진을 결합한 하이브리드 로켓 엔진을 선보였고, NASA는 기술력과 잠재력을 인정해 NIAC(NASA Innovative Advanced Concepts) 프로그램을 통해 지원하고 있다. NASA는 이 기술이 실현되면 지구에서 화성까지 우주선이나 탐사선을 보내는 시간이 단 45일로 단축될 것으로 기대했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
