NASA의 전기 추진 엔진 가동… 연료 90% 아끼고 화성 간다!

NASA가 미래 화성 유인 탐사에 사용할 수 있는 차세대 전기 추진 엔진 시험에 성공했다. 이번 엔진은 리튬 금속 증기를 이용해 기존 우주선용 전기 추진기보다 훨씬 강한 출력을 냈으며, NASA는 이번 기술이 장기적으로 인간을 화성까지 보내는 핵심 수단이 될 수 있다고 설명했다.

NASA, 초고출력 차세대 전기 추진 엔진 시험 성공

NASA 제트추진연구소는 최근 미국 내 전기 추진 엔진 시스템 가운데 가장 높은 수준의 출력 시험을 진행했다고 밝혔다. 실험은 캘리포니아 남부 JPL 내 특수 진공 실험실에서 이뤄졌다.

이번에 시험된 엔진은 ‘리튬 기반 자기플라즈마역학(MPD) 추진기’다. 강력한 전류와 자기장을 이용해 리튬 플라즈마를 가속하는 방식으로 작동한다. 기존 화학 로켓처럼 폭발력으로 밀어내는 대신, 오랜 시간 지속적으로 우주선을 가속하는 전기 추진 기술이다.

전기 추진 엔진 시스템은 화학 로켓보다 연료 사용량이 최대 90% 적다. 순간 추진력은 약하지만, 긴 시간 계속 가속할 수 있어 매우 높은 속도에 도달할 수 있다. 실제로 NASA 소행성 탐사선 프시케는 전기 추진 시스템을 이용해 최종적으로 시속 약 20만km까지 가속할 예정이다.

하지만 이번 신형 엔진은 기존 시스템보다 훨씬 강력하다. 시험 과정에서 엔진은 최대 120킬로와트 출력에 도달했다. 이는 현재 프시케 탐사선에 사용 중인 엔진보다 25배 이상 강한 수준이다.

NASA 관리자 재러드 아이작먼은 “이번 시험은 미국에서 전기 추진 시스템이 이 정도 높은 출력으로 작동한 첫 사례”라며 “우리는 화성에 미국 우주비행사를 보내기 위한 기술 개발을 계속 이어갈 것”이라고 밝혔다.

핵 추진과 결합해 화성 유인 탐사 노린다

시험 동안 엔진 내부 텅스텐 전극은 섭씨 약 2,800도까지 가열됐다. 이는 용암보다도 더 뜨거운 수준이다. 엔진이 작동하자 붉게 빛나는 플라즈마 기둥이 진공 챔버 안에서 분출됐다고 연구진은 설명했다.

이번 프로젝트를 이끄는 연구원은 “수년 동안 준비해 온 첫 시험에서 목표했던 출력 수준에 성공적으로 도달했다”며 “앞으로 더 큰 규모로 기술을 확장할 기반도 확보했다”고 말했다.

연구진의 다음 목표는 출력 확대다. 앞으로 엔진 하나당 500킬로와트에서 최대 1메가와트 수준까지 끌어올리는 것이 목표다. NASA는 화성 유인 탐사선에는 총 2~4메가와트급 전력이 필요할 것으로 보고 있다. 이를 위해 여러 개의 추진기가 약 2만3천 시간 이상 안정적으로 작동해야 한다.

리튬 기반 MPD 추진기는 높은 출력과 뛰어난 연료 효율을 동시에 제공할 수 있다는 장점이 있다. NASA는 여기에 우주용 원자로 같은 핵전력 시스템을 결합하면, 무거운 유인 탐사 장비를 보다 적은 질량으로 화성까지 보내는 것이 가능해질 수 있다고 보고 있다.

성치훈 기자/ hello@sciencewave.kr

출처: ScienceDaily, “NASA just tested a powerful new thruster that could send humans to Mars”