화성 편도행 두배 빨리…핵 열추진으로 경제적 우주임무[미래on]

(서울=뉴스1) 윤주영 기자 = 미국 항공우주국(NASA)을 필두로 인류가 2040년대에는 유인 화성 탐사를 시도할 예정이지만 가는 길이 멀어 문제다. 메탄, 케로신(등유) 등 현재의 화학 연료 기반 추진으로는 편도 여행에만 6개월에서 1년가량이 소모된다.

이를 극복할 대안으로 원자력 열 추진(NTP) 로켓이 연구되고 있다. 핵분열 에너지로 추진제를 가열·팽창시켜 추진력을 얻는 방식이다. 상용화될 경우 행성 간 이동 시간을 절반가량 단축시킬 것으로 기대된다.

26일 과학계에 따르면 NASA는 미국 고등과학원(DARPA) 등과 함께 NTP 연구개발(R&D) 사업 '드라코'(DRACO) 프로젝트를 진행 중이다. 기관은 DRACO 파트너십에만 4358억 원(3억 달러) 이상을 투자했다.

NASA는 "임무 기간이 길어질수록 더 많은 보급품이 필요하고 우주비행사의 위험 부담도 커진다"며 "3년이 걸리는 화성 왕복 시간을 2년으로 줄이는 게 목표"라고 설명했다.

아직 기술이 실증되지 못했지만 NTP 시스템이 장기적으론 이를 해결할 수 있다고 NASA는 분석한다.

원자력 에너지NTP 시스템은 기존 화학연료 방식보다 추진 효율이 최소 두 배 이상 뛰어나다. 추진제를 연소시키는 방식이 아니기 때문에 산화제를 실을 필요가 없다. 무게·공간을 절약해 더 많은 탑재체를 실어 임무 효율을 높일 수 있다.

숙제도 있다. 극한의 임무 환경을 버티면서도 방사능을 안정적으로 차폐할 수 있는 원자로 설계가 필요하다.

NASA가 수십 년 전부터 원자력 추진 방식을 고려했지만 실제 적용까지 어려웠던 이유다.

NASA의 핵 기술 포트폴리오 책임자 앤서니 칼로미노는 "임무가 요구하는 추진 성능을 내려면 작동 온도가 매우 높을 수밖에 없고 이를 버티는 원자로 설계가 요구된다"며 "화씨 4600도(섭씨 2537도) 이상 온도에 버틸 수 있는 재료 등이 필요하다"고 설명했다.

NASA는 미국 에너지부(DOE) 등 산업계와 협력해 이를 해결할 원자로를 개발하고 있다. 또 추진제를 새로 개발해 극한의 환경에서 어떻게 작동하는지 테스트하는 중이다.

NASA는 이르면 2027년 시험 발사를 통해 기술을 검증할 계획이다. 시연 로켓의 설계·제작·테스트는 세계 최대 방위산업체인 록히드 마틴이 맡는다. 로켓은 고도 700∼2000㎞ 궤도에 오를 예정이다.

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