MIT, 화성 가는 초소형 위성 엔진 개발…연료 하나로 우주 질주

미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 연구진이 작은 위성을 화성까지 보낼 수 있는 새로운 위성 엔진 기술을 개발했다. 하나의 연료만으로 강한 추진과 정밀한 장거리 이동을 동시에 구현할 수 있어, 값싼 초소형 위성의 우주 탐사 능력이 크게 늘어날 가능성이 제기된다.

하나의 연료로 ‘질주와 정밀 조종’ 동시에

지금까지 우주선은 일반적으로 두 종류의 추진 장치를 따로 사용해야 했다. 화학 로켓 엔진은 짧은 순간 강한 힘을 내 빠르게 가속하거나 방향을 바꾸는 데 유리하지만 연료 소모가 크다. 반면 전기 추진 장치는 매우 적은 연료로 오랫동안 움직일 수 있지만 속도가 느리다.

MIT 연구진은 이 둘의 장점을 결합하는 방법을 찾았다. 핵심은 하나의 연료가 화학 추진과 전기 추진 모두에 사용될 수 있다는 점이다. 지금까지는 서로 다른 연료와 장비가 필요해 무게와 비용이 커졌지만, 새로운 방식은 하나의 연료 탱크만으로 두 시스템을 동시에 작동시킬 수 있다.

연구진은 미국 공군이 개발한 친환경 이온성 액체 연료 ‘ASCENT’를 활용했다. 원래 화학 추진용으로 만들어진 이 연료가 초소형 전기 추진 장치인 ‘일렉트로스프레이 추력기’에서도 정상적으로 작동한다는 사실을 확인했다. 이 장치는 액체 속 이온에 전기를 걸어 우주 공간으로 밀어내며 추진력을 얻는 방식이다.

손바닥 위성 엔진, 화성까지 갈 수 있을까

연구진은 레고 블록 크기의 작은 연료 저장 장치에 단 1g의 연료를 넣고 실험을 진행했다. 우주와 비슷한 진공 환경에서 전압을 조절하자 큐브샛(CubeSat) 위성이 팽이처럼 회전할 정도의 추진력이 만들어졌다. 최대 100시간 연속 실험에서도 기존 전기 추진 연료와 비슷한 성능을 유지했다.

MIT는 현재 미국항공우주국(NASA)과 함께 화학 추진기 1개와 전기 추진기 4개를 장착한 소형 큐브샛 실험을 준비하고 있다. 모든 엔진이 하나의 연료 탱크를 공유하는 첫 사례가 될 전망이며, 올해 11월 발사가 예정돼 있다.

연구진은 이번 위성 엔진 기술이 성공하면 큐브샛 같은 작은 위성도 화성이나 소행성대까지 천천히 이동한 뒤, 도착 후에는 화학 추진기로 빠르게 방향을 바꾸며 탐사 임무를 수행할 수 있을 것으로 기대한다. 기상 관측이나 기후 감시처럼 지구 주변 임무에서도 필요에 따라 위성을 빠르게 혹은 천천히 이동시키는 유연한 운용이 가능해질 수 있다.

성치훈 기자 / hello@sciencewave.kr

출처: ScienceDaily, “MIT’s new spacecraft engine could send tiny satellites to Mars”