우주 돛단배 '라이트세일 2호' 22일 발사
태양빛으로 비행, 매일 수백m씩 궤도 높이 올리는 임무 수행

서원극 기자 wkseo@snhk.co.kr
편집=이경진 기자
바람의 힘으로 나아가는 돛단배처럼 태양을 연료로 해 우주를 항해하는 우주범선이 드디어 쏘아올려진다.

소설‘코스모스’의 지은이인 칼 세이건 박사가 TV 토크쇼에서 언급한 아이디어가 43년 만에 실현되는 것이다.

미국의 비영리단체이자 세계과학자들의 모임인‘행성협회’에 따르면 솔라세일 시범비행을 위한 ‘라이트세일(LightSail) 2호’가 22일(현지 시간) 플로리다 주 캐네디우주센터에서 스페이스X 팰컨 해비 로켓에 실려 발사된다. 라이트세일 2호는 식빵 한 덩어리 크기에 무게 5㎏가량인 ‘초소형 위성’큐브샛(CubeSat)으로, 지구궤도에서 권투경기장 크기(32㎡)만 한 돛을 펴고 별다른 연료 없이 태양 광자를 이용해 궤도를 높이는 비행을 한다. 이 위성(우주범선)의 원리는 간단하다. 태양 빛의 입자 성질인 ‘광자’의 운동에너지를 큰 돛으로 모아 우주선의 추진력을 얻는다. 다시 말해 빛은 광자라는 알갱이의 흐름이다. 이 알갱이가 돛에 부딪히면 처음에는 1초에 1㎜ 정도 수준으로 미세하게 앞으로 나아가지만, 시간이 흐를수록 가속을 받는다. 이론상으로는 100일 정도 뒤 시속 16만 ㎞까지 이른다. 말하자면 광속의 절반 수준까지 속도를 낼 수 있는 셈이다. 그런데 태양의 빛은 우주 어디서든 무제한 얻을 수 있기 때문에 솔라세일은 미래 성간 우주여행의 한 방법으로 여겨지고 있다.

즉, 속도를 떨어뜨릴 물질이 없고 태양과 같은 별이 내뿜는 빛을 계속 받아들이면서 오랜 기간 항해할 수 있다.

솔라세일은 미국의 천문학자 칼 세이건의 아이디어에서 나왔으며, 그가 공동 창립자로 참여했던 행성협회를 통해 모금해왔다. 고 스티븐 호킹 박사도 우주 돛단배 100대를 우주 밖으로 내보낸다는 계획을 추진한 바 있다.

행성협회는 이번 시험비행이 지난 10년에 걸친 노력의 결정체로 보고 있다. 앞서 2015년 발사된 라이트세일 1호는 우주에서 돛을 펴는 시스템만 시험했다. 이 ‘우주 돛단배’는 총 24개의 위성을 3개 궤도에 올려놓는 미국 국방부의 ‘우주 테스트 프로그램(STP)-2’에 포함돼 발사된다. 다른 우주선과의 근접 비행 실험을 위해 ‘프록스-1’우주선 안에 있다가 발사 7일 후 지구궤도에 배치된다. 고도는 720㎞ 상공. 이 지점은 공기 저항(대기 장애)을 받지 않아 속력을 높이기 알맞은 환경이다. 한 번 태양 빛으로 가속하면 속도가 줄지 않고 연료를 보충할 필요가 없는 ‘무한동력 우주선’라이트세일 2호는 우선 며칠 동안은 기기 상태 등을 점검한 뒤 4개의 양면 태양광 패널을 펴고, 이어 4개의 금속 돛 활대를 이용해 삼각형으로 된 4개의 돛을 펼치게 될 것으로 보인다.

이 돛은 음악 녹음테이프나 포장 등에 쓰이는 필름인 ‘마일러’로 이뤄져 있다. 라이트세일 2호는 돛에서 얻는 아주 약한 추진력만으로 매일 수백 m씩 궤도 높이를 올리는 임무를 한 달간 수행한 뒤 지구 상공을 1년 6개월간 돌 계획이다. 라이트세일 2호가 시험비행에 최종 성공하면 태양 빛을 이용해 고도를 높인 첫 우주선이 된다.

<사진 설명>

라이트세일 2호 배치 상상도. 내달 지구 720㎞ 상공 궤도에서 고도 올리기에 나선다.

라이트세일 2호의 마일러 돛.

프록스-1(왼쪽)에서 궤도에 배치되는 라이트세일 2호 상상도.

라이트세일 2호의 궤도 높이기./행성협회 제공

[박스]천문학계, 소형위성 디자인 변경 및 국제규칙 제정 요구

"스타링크 계획 등 전파 간섭과 야생생물 보호에나쁜영향"

국제 천문학계가 소형 인공위성을 대량으로 지구궤도에 띄워놓는다는 구상인 ‘위성 컨스텔레이션’의 디자인을 바꾸고 규칙을 제정할 것을 촉구하고 나섰다. 국제천문연맹은 위성 컨스텔레이션이 태양빛을 반사해 밤하늘을 밝게 만들거나 전파간섭을 일으켜 천문관측을 위협하고 야행성 야생생물 보호에 나쁜 영향을 준다며, 새 규칙 제정을 바란다는 성명을 최근 발표했다. 앞서 일론 머스크가 이끄는 스페이스X는 우주 인터넷 기지가 될 소형 위성 60기를 지난 달 23일 쏘아 올렸다. ‘스타링크’로 불리는 이 계획은 1만 1925기의 위성으로 지구를 둘러싸 인터넷 환경이 나쁜 지방에서도 저비용으로 고속통신 서비스가 가능하도록 한다는 구상이다.

그는 스타링크가 완성되면 전 세계 인터넷 이용자들이 언제 어디서든 지금보다 수십배(30~100배) 더 빠른 속도로 인터넷을 이용할 수 있다고 설명한다. 2020년 초 스타십 시제품을 완성한다는 목표를 갖고 있다.