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신개념 우주 낙하산, 에어백, 스카이크레인… 미션: 화성에 무사히 착륙하기

2022년 11월 28일
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지난 1969년 달에 첫발을 디딘 
인류의 다음 목표는 화성이다.
그런데 화성 탐사를 위해선 
꼭 넘어야 하는 난관이 하나 있다.
바로 착륙이다.
 
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이는 화성의 대기 밀도가 낮아
공기저항이 부족하기 때문이다.
지구처럼 낙하산만을 통해 착륙하는 방법이
사실상 불가능하다는 의미다. 
그러면 어떻게 해야 할까.

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가장 일반적인 방법은 역추진이다.
낙하산으로 어느 정도까지 내려온 우주선이
역추진로켓을 분사해 감속 능력을 강화하는 것.
1976년 화성에 첫발을 디딘
바이킹 탐사선이 이 방법을 활용했다.

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낙하산+역추진로켓 조합은 이후 
화성 착륙 방법의 기본이 됐다.
이후 또 하나의 장치가 추가됐으니,
충격을 흡수하는 에어백이다.
 
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착륙선에 탑재되는 에어백은 자동차의 그것과
원리가 같다.
가스가 순식간에 에어백을 채우고,
빵빵해진 볼륨을 통해 충격을 줄이는 것.
패스파인더, 스피릿, 오퍼튜니티 등
많은 탐사선이 이 방법을 통해 화성에 착륙했다.
 

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2012년 착륙해 지금도 
화성 어딘가를 돌아다니는 큐리오시티.
수많은 과학장비를 탑재해 
차 한 대 수준의 덩치를 자랑하는 
이 탐사선의 무게는 899kg에 달했다.
기존 에어백 방식으로 이를 착륙시키는 건
불가능해 보였다.
 
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과학자들은 거대 화물수송용 헬리콥터
스카이크레인에서 영감을 얻었다.
거대한 우주선이 큐리오시티를 들고
화성 표면 20m까지 천천히 내려온 다음, 
케이블을 통해 살포시 내려놓는 것이다.
 

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지구-화성 간 거리 때문에 이 작업은 
화성에 있는 MSL 컴퓨터의 통제로 진행됐다.
모든 관계자들이 그저 바라만 볼 수밖에 없었던
당시의 착륙시도는 화성 탐사 역사에 있어
가장 극적인 7분으로 기억될 것이다.
 
 
9
큐리오시티의 감동을 넘어,
이제 과학자들은 새로운 착륙법을 구상하고 있다.
공기저항을 바탕으로 낙하속도를 늦추는
낙하산이라는 기본으로 돌아가는 것이다.
 

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미 항공우주국(NASA)은 최근  
신개념 우주 낙하산인 
‘지구 저궤도 비행 테스트를 위한 팽창식 감속기(LOFTID)’를  
800㎞ 상공서 하강시키며 성능을 확인했다.
삿갓 혹은 버섯 머리같이 생긴 이 낙하산은
아래 방향으로 활짝 펴지며 공기저항을 최대한 받을 수 있다.
지름은 약 6m에 이른다.

 
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이는 기존 착륙에 사용하던 역추진 로켓을
없애기 위한 작업이다.
역추진 로켓이 쓰는 연료를 아끼면 
착륙선의 무게가 가벼워져
향후 우주 진출에 큰 도움이 된다.
 
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신개념 낙하산은 공기저항으로 인한 마찰열 때문에 
강철보다 15배 강한 특수 소재로 개발됐다.
NASA에 따르면, 이는 섭씨 1600도까지
견딜 수 있는 수준이다. 
 
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LOFTID는 지난 11월 10일, 
성공적으로 하와이 해안에 착륙했다.
이를 수거한 NASA는 정밀 분석을 통해 
LOFTID의 성능을 더욱 향상시킬 계획. 
목표는 지름 12m까지 낙하산 크기를 키우는 것이다. 
 
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역추진 로켓, 에어백, 스카이크레인, 우주 낙하산…….
인류는 화성 무사 착륙이라는 임무를 위해
수많은 발전을 거듭해 왔다. 
그 기술과 창의성이 어디까지 발현될지
앞으로도 지켜보는 재미가 있겠다.
 
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