[아하! 우주] 가오리 모양의 ‘금성 탐사선’ 뜬다… ‘날개’ 펄럭이며 비행

금성의 '어두운 면' 탐사에 최적 우주선

가오리 모양의 우주선이 날개를 펄럭이며 금성의 하늘을 날아다니는 광경을 머지않아 볼 수 있을 것 같다.

브리즈(Breeze, Bio-inspired Ray for Extreme Environments and Zonal Explorations) 프로젝트의 일환으로 설계 중인 이 신개념 우주선은 미국 버팔로 대학 연구진이 물에서 헤엄치는 가오리의 움직임을 본따 고안해낸 태양광 우주선으로, 미 항공우주국(NASA)이 혁신 첨단 개념(NIAC) 프로그램을 위해 선정한 12개의 새로운 기술 중 하나이다.

버팔로 대학의 CASH(Crashworthiness for Aerospace Structures and Hybrids) 실험실 팀이 제안한 이 우주선은 금성의 대기권 상층에서 부는 바람을 효율적으로 이용하여 가오리처럼 날개를 펄럭이며 비행하도록 설계되었는데, 과학자들이 우주선을 잘 제어할 수 있도록 조작이 가능하다.

브리즈 우주선이 금성에 도착하면 4~5일마다 금성 주위를 비행하게 되며, 2, 3일 간격으로 햇빛이 비치는 금성의 앞면에서 태양 전지판을 충전하여 구동하면서, 탑재된 특수 장비를 사용하여 데이터를 수집할 뿐 아니라, 금성 대기 표본을 채취하고 기상 패턴과 화산 활동을 모니터링한다.

지구의 ‘악마 같은 쌍둥이(evil twin)’로 불리는 금성의 환경은 극악한 것으로 유명하다. 온난화 현상으로 평균 기온이 납이 녹는 온도인 섭씨 482도에 이르며, 하늘에서는 수시로 유황 비가 내린다. 공기 밀도도 지구의 92배로 지구 수심 1000m와 같은 압력이며, 대기의 대부분이 황, 이산화탄소 등 독성 물질투성이다.

금성은 태양계의 행성 중 가장 느리게 자전한다. 금성이 태양을 공전하는 데는 약 225일이 걸리지만, 한 번 자전하는 데는 무려 243일이나 걸린다. 따라서 금성의 하루는 1년보다 길다. 이로 인해 행성에는 태양으로부터 오래 빛을 받지 못하는 '어두운 면'이 생긴다.

브리즈는 태양을 향한 금성을 여행하면서 태양 전지판을 충전한 후 금성의 어두운 면으로 넘어가 반복적으로 탐사할 수 있기 때문에 신비에 싸인 금성의 어두운 면을 탐사하는 데 적합하다.

우주선이 금성 상공을 가로지르는 데 사용할 가오리 모양의 날개는 금성의 환경을 감안한 맞춤 설계이다. 섭씨 482도에 가까운 뜨거운 표면 온도와 짙은 황산 구름을 가진 금성은 무인 로봇 우주선이 탐사하기에는 많은 난점을 지닌 행성이다.

그러나 내부 장력 시스템을 포함하는 날개로 인해 연구원들은 효율적인 우주선의 기동을 위해 조작을 자유자제로 할 수 있도록 설계되었다. 이 같은 기술은 언젠가 토성의 위성 타이탄과 같은 천체를 탐사하는 데도 활용할 수 있을 것으로 보인다.

브리즈 우주선은 현재 컨셉 단계이기 때문에 실제 우주선으로 제작되기까지 많은 과정이 남아 있다. NASA는 현재 금성 탐사를 위한 LLISSE(Long-Lived In-Situ Solar system Explorer) 탐사선을 개발 중이며, 2023년까지 테스트를 마칠 것이라고 밝혔다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com