일본이 태양광을 이용한 우주 탐사선을 만든다. 이를 통해 태양계와 가장 가까운 휘성에 보낸다는 계획이다.

일본경제신문 온라인은 27일 태양광을 이용한 범선형 탐사선으로 태양계와 가장 가까운 켄타우루스좌의 알파별에 탐사선을 보낸다는 꿈의 계획이 추진되고 있다고 보도했다.

켄타우루스 별자리는 남십자성의 비교적 가까이 있는 한층 밝게 빛나는 별자리로 남반구에서 잘 보이며 남쪽 가장자리 은하수 속에 알파와 베타의 두 휘성(輝星)이 나란히 빛나고 있고 그 서쪽에는 남십자성(南十字星)과 인접해 있는 곳이다. 1838년 T. 헨더슨이 케이프 전문대에서 이 별을 관측, 연주시차(年周視差)의 측정에 성공했다. 거리는 빛으로 4.3광년이다.

쉽게 말해 태양계 이웃별이라고 해도 어마어마하게 멀어서 빛이 우주를 시속 약 11억km 속도로 달려도 4년 이상 걸린다는 말이니 말 그대로 천문학적인 거리이다. 화성과 목성 등을 조사하던 자구의 기존 탐사선으로는 수백 년이 걸려도 도착할 수 없는 곳이다. 따라서 지금까지와는 근본적으로 다른 설계적 접근으로 탐사선을 만들 필요가 있다.

이 계획에 따르면 탐사선의 본체는 손가락으로 집을 수 있을 정도로 작은 컴퓨터 칩으로 구성된다. 그래서 본체는 사실 우표 크기 정도에 불과하다. 여기에 변이 4m의 정사각형 돛을 장착한다. 돛의 한쪽은 반사막으로 되어 있어 지구에서 보내오는 강력한 레이저를 맞춰 반사시킴으로써 추진력을 얻어 광속의 20%까지 가속한다.

이 타입의 우주선을 ‘우주범선’ 혹은 ‘우주요트’라고 부른다. 바람을 받아 달리는 요트에 비유하여 붙인 이름이다. 인류 역사상 가장 빠른 우주선이라면 약 20년 후 켄타우루스좌의 알파별에 도달할 수 있다는 것이 계획의 골자이다. 프로젝트의 이름은 ‘브레이크스루 스타샷’(Breakthrough Starshot)이다.

이 계획은 지난 2016년 4월 비교적 폭발이 적은 방법을 사용해 성간 비행을 실현하는 노력으로 채택돼 세간의 관심을 모았다. 이론 물리학자 스티븐 호킹과 일론 머스크 등 억만장자들이 운영하고 있는 이 프로젝트는 ‘켄타우루스자리 알파’(Alpha Centauri) 별에 우표 크기만한 우주선단, 한 척이 아니라 여러 척의 선단을 보내는 것이 우선 목표이다.

물론 이 작은 우주선단의 대부분은 켄타우루스자리 알파별에 도달할 수 없을지도 모르지만 그 중의 일부라도 제 기능을 발휘해 알파별 주위로 날아가 미지의 데이터를 보내온다면 지구는 완전히 새로운 항법 기술을 얻게 되는 것이다.

계획대로 거액의 비용을 조달할 수 있고 개발도 순조롭게 진행된다면 우주로 쏘아보내는 것은 2040년대 중반이 될 것이다. 그 견본이 될 우주선은 이미 2010년에 지구를 출발, 태양광을 돛에 받아 훨씬 저 멀리 있는 행성간 공간을 현재도 가속을 계속하면서 항해하고 있다. 발오 이카로스 우주범선이다. 이카로스의 본체는 직경 1.6m, 높이 0.8m의 원통 모양으로 태양 복사압을 주된 추진 동력으로 한다. 일본우주항공연구개발기구가 발사한 이카로스는 한 변이 20m인 정사각형의 돛(200㎡)을 달고 있는데, 그 두께가 불과 0.0075mm로 사람 머리카락보다 훨씬 작다.

케플러가 처음 아이디어를 낸 우주범선은 맥스웰과 프리드리크 챈더 등을 거쳐 그 실용성을 인정받은 것으로 알려져 있다. JAXA는 비행이 성공할 경우 10년 안에 직경 50m짜리 초대형 돛을 단 목성탐사선을 발사할 계획이다. 이카로스의 성공이 계속될 경우 알파별 우주범선 탐사도 가능해질 것이라는 조심스런 전망도 나오고 있다.

브레이크스루 스타샷(Breakthrough Starshot)은?

1억 달러 규모의 연구 및 엔지니어링 프로그램으로 광추진 나노크래프트의 개발 가능성을 모색하는 것이 목표다. 이 비행체는 20%의 광속도로 날아갈 수 있으며 발사 후 20년 이상이 지나면 지구에서 가장 가까운 성계인 알파센타우리에 도착해 존재 가능성이 큰 행성의 사진을 찍고 기타의 과학 데이터를 수집한다. 이 프로그램은 NASA AMES 연구센터의 전 원장 피트 워든이 이끌 것이며 세계적인 과학자와 엔지니어들로 구성된 위원회가 자문할 예정이다. 이사회는 스티븐 호킹, 유리 밀너와 마크 저커버그로 구성된다.

변성환 기자  shb97@techholic.co.kr

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