비행선 던져 달에 도착
달에 갈 수 있는 획기적 방법이 실험 중이다. 투석기 원리가 바로 그것이다.
NASA에서 개발 중인 우주 탐험 수정안에는 두 가지 선결과제가 최우선으로 상정돼있다. 달로의 비행 복귀와 비용 절감이 그것이다. 이와 같은 2대 과제를 해결하는 과정에서 NASA는 태양열을 동력원으로 삼아 지구 주위를 회전하는 90마일 길이의 줄에서 도움을 받을 수 있다. 줄의 밑단은 바통처럼 도는 가운데 지구의 저궤도 상에서 유인 크루 캡슐(crew capsule)을 자율적으로 집어 올려 달을 향해 던진다.
그 결과 캡슐에 탑승한 비행사들은 도중에 수천 파운드에 달하는 로켓연료를 사용하지 않고도 목적지에 도달하게 된다. 일명 ‘운동량 교환형 전자역학 재투척 줄(Momentum-Exchange Electrodynamic Reboost Tether MXER)’이라 불리는 이 시스템은 유별난 물리학 프로젝트 이상의 의미를 지닌다. 테네시 기술대 엔지니어팀은 NASA로부터의 150만 달러 지원 하에 테더즈 언리미티드 사(Tethers Unlimited: 워싱턴 주 보델 시 소재) 연구진과의 합작 끝에 지난 3월 1/10 축소 모형을 통한 줄의 포획 메커니즘 테스트를 성공리에 끝마쳤다.
장기적으로 볼 때 달로 비행선을 던져 올리는 것이 이 시스템의 최종목표지만 당장은 위성을 보다 높은 궤도 선상으로 견인하는 작업에 사용할 예정이다. 테더즈 언리미티드 사의 롭 호이트 사장에 따르면 이 시스템의 도입으로 4,400파운드짜리 탑재물의 경우 금후 10년간 5억 달러 상당의 로켓연료 비용이 절감될 것이라 한다. 호이트 사장은 2018년경까지 MXER이 우주에서 본격 사용되도록 만들 계획을 세우고 있다.
1.준비
캡슐 속에 감겨져 있던 줄이 궤도 선상으로 던져져 총 길이 90마일 전체가 펼쳐진다. 회전운동을 개시하기 위해 줄의 중앙에 위치한 파워 노드가 줄을 따라 전하를 배전한다. 줄 양 끝에 매달린 물체가 노드 주위를 돌며 줄을 팽팽한 상태로 유지시킨다.
2.포획
줄은 궤도 경로를 다라 21,000mph 속도로 이동하므로 크루 캡슐은 정시에 정확한 위치에 도달하도록 프로그램된다. 무게 550파운드의 포획 메커니즘은 사각의 올가미 밧줄처럼 보인다. 캡슐이 사정범위 안에 들어서게 되면 센서가 작동해 몇 초 상간에 이 밧줄이 목표물에 장착된 200피트 길이의 활대에 단단히 감기도록 유도한다.
3. 회전
줄은 계속 회전하며 캡슐을 3,600mph 속도에서 더 높은 궤도 선상으로 던지게 된다.
4. 투척
캡슐이 줄의 호선 정점에 도달하면 다시 말해 지구에서 가장 먼 위치에 도달하게 되면 줄에서 캡슐이 분리된다.
5. 낙하
줄은 달로 가는 캡슐에 운동량을 전달한 후 낮은 궤도 선상으로 낙하하여 지구의 자기장을 이용해 보다 높은 궤도로 다시 올라갈 준비를 한다[그림 참조].
▲ 후방으로부터 밀어주는 자기력
탑재물을 던진 후 줄의 속도가 떨어지면서 궤도 역시 낮아진다. 줄은 다음 작업을 위해 다시 올라가기 위해 전하를 띤 지구 자기권을 이용한다. 태양 전지판에 흡수된 에너지와 항공전자 시스템을 통해 줄은 자기권과 충돌하는 전자를 기저로부터 방출한다. 그 결과 발생하는 힘이 지구로부터 더 멀리 줄을 밀어주는 역할을 한다.
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