<해외과학화제>플라즈마 로켓

제4물질 플라즈마가 동력원이 되는 로켓이 우주여행 적재물 용적을 향상시키고 우주에서 여행시간을 단축시킬 것으로 기대된다.

미국국립항공우주국(NASA)에 따르면 전기적으로 방전된 플라즈마를 동력원으로 하는 로켓은 100톤 이상 적재물을 운송하고 3개월 내에 태양에 도달할 수 있을 것이라고 밝혔다. 기존 화학 로켓은 화성에 도달하기 위한 시간이 적어도 8개월이나 필요하다. 여행시간을 단축함으로써 우주비행사들에게 치명적인 우주 방사선에의 노출을 줄일 수 있으며 뼈와 근육 이완 및 순환기 장애와 관련된 생물학적 변화를 최소화할 수 있다.

『우리는 우주에서 여행하는 데 많은 시간이 소요되는 것을 원치 않습니다. 우리는 매우 빠른 여행이 되길 원합니다』고 NASA 존슨우주센터 플라즈마추진 연구책임자 프랭클린 창-디아즈(Franklin Chang-Diaz)는 밝혔다. 또 그는 플라즈마가 10년 이내에 로켓연료로 사용될 수 있을 것이라며 오는 2004년까지 궤도 시험비행을 수행할 것이라고 말했다.

항공우주국 연구실은 로켓 추진기술 개발을 위해 몬태나에 있는 MSE테크놀로지애플리케이션스사와 공동연구를 수행할 계획이다. MSE연구팀은 플라즈마 추진 효과 시뮬레이션을 이미 진행중이다.

창-디아즈는 『실질적으로 테스트를 하기 전에 컴퓨터 모델을 사용해야 한다』고 밝혔다.

가스가 수만, 수백만도로 가열되면 원자들은 전자를 잃는다. 그 결과 생성되는 것이 방전된 입자들의 덩어리인 플라즈마다. 플라즈마는 방전된 음전자와 양이온으로 구성되며 자연적으로 발생하는데 별을 포함해서 번개와 불꽃 등 우주에 있는 모든 물질 대부분이 플라즈마 상태다. 어떤 물질이 로켓 추진을 위한 플라즈마를 가지고 있는가를 알 수는 없지만 특별히 조작된 자기장(Magnetic Fields)에서는 가능할 것이다.

자장들은 창-디아즈가 지난 30년간 연구한 VASIMR(Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)에 필수적인 요소다. VASMIR 엔진은 세 개의 연결된 마그네틱 셀(cell)로 구성되는데, 우선 추진연료 가스로 수소와 같은 가스가 주입되고 이온화된다. 다음은 플라즈마 온도를 높이기 위한 전자파, 셋째 에너지를 흐르게 하는 마그네틱 노즐이다. 또 플라즈마 추진 시스템은 과학자들이 이론화했던 낮은 중력을 인공적으로 만들어 우주여행에 따르는 생물학적 위험을 상쇄할 수 있을 것이다.

<김원배기자 adofkim@etnews.co.kr>