지구에서 알파 센타우리까지..'스타샷 프로젝트' 성공률 높이는 방법은

[이데일리 김혜미 기자] 오는 2020년을 목표로 추진되는 ‘스타샷 프로젝트’의 성공 가능성을 높일 수 있는 연구 논문이 발표됐다. 스타샷 프로젝트는 지난해 4월 스티븐 호킹 박사와 마크 저커버그 페이스북 창업자, 억만장자 유리 밀너가 공동 추진 중인 우주탐사선 발사 프로젝트다.

티엠 황 한국천문연구원 박사. 천문연 제공

15일 한국천문연구원 소속 티엠 황 박사를 주축으로 한 국제연구팀은 초고속 우주선의 경우 미세한 원자의 충돌도 심각한 위험이 될 수 있다면서 우주선을 보호할 수 있는 구체적인 방법을 제안했다.

스타샷 프로젝트가 제시한 우주선은 광속의 20% 속도로 굉장히 빠른 속도다. 스타샷 프로젝트를 추진하는 브레이크스루(breakthrough) 재단은 스마트폰 크기의 초소형 우주선 1천대를 지구에서부터 4.37광년 떨어진 알파 센타우리로 날려보낼 계획인데, 제시한 속도로 우주선 비행을 가정하면 우주공간에 있는 마이크론(약 1000분의 1 밀리미터) 크기의 먼지입자나 무거운 원소의 입자들이 치명적인 위협이 될 수 있다.

연구팀은 우주공간이 고진공상태이긴 하지만 완벽한 진공이 아니며 먼지와 가스입자 등 성간물질, 특히 수소나 헬륨 원자가 평균 1㎤ 안에 한 개 비율로 존재한다는 데 주목했다.

연구팀은 우주선의 경로에 존재하는 먼지입자나 원자가 충돌할 경우 발생하는 에너지를 계산하고, 알파 센타우리까지의 경로에 먼지입자와 가스원자가 어떻게 분포돼있는지를 분석했다. 그 결과 적은 분포라도 무거운 원소의 원자의 경우 우주선 표면을 0.1㎜ 깊이까지 손상시킬 수 있으며 눈에 보이지 않는 작은 먼지입자에도 우주선 표면이 1㎜까지 서서히 침식될 수 있음을 밝혀냈다.

드물게는 머리카락 굵기 정도인 15마이크론 이상의 먼지입자가 초소형 우주선에 충돌하면 우주선 전체가 파괴될 수도 있다는 설명이다.

따라서 연구팀은 초소형 우주선을 보호하기 위해 △원통형이나 직육면체처럼 우주선 진행 방향의 단면을 작게 만들거나 △그래핀처럼 녹는 점이 높고 강한 소재로 얇은 막을 이중으로 만드는 방법 등 두 가지 방안을 감안할 수 있다고 제시했다.

먼지로 인한 손상을 줄이기 위해 연구팀이 제안한 우주선 디자인. 천문연 제공

아울러 스타샷 프로젝트에 한국이 △첨단기술을 토대로 한 스타칩(전용 반도체) 생산 △경량성이 우수한 충격에 강한 탐사선 소재 개발 △과학연구 측면의 이론이나 계산 등 세 가지 분야로 기여할 수 있다고도 덧붙였다.

티엠 황 박사는 “이 연구는 광속으로 우주여행을 할 때 고려해야 할 사항을 천문학적인 관점으로 분석한 것”이라면서 “연구 결과가 가까운 미래에 우주선을 설계하는 데 기여할 수 있길 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 천체물리학저널(The Astrophysical Journal) 3월1일자에 게재됐다.

브레이크스루 재단의 스타샷 프로젝트 개념도. 스마트폰 크기의 소형 우주선은 빛을 반사하는 소재로 된 얇은 돛이 달려있고, 카메라와 항행·통신·동력장치 등이 탑재돼 있다. 로켓에 이 나노우주선을 탑재해 100만km 떨어진 곳에 갖다놓으면 돛이 펼쳐지고, 지구에서 레이저광선을 쏘아 우주선을 움직인다는 원리다.