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과학과 놀자

연료 없이 태양 빛으로 항해…심우주 탐사 길 열려

지난 4월, 우주를 항해하는 우주 범선이 돛을 펼쳤다. 커다란 돛을 펼쳐 바람의 힘으로 바다를 항해하는 범선처럼, '우주 범선'은 빛 입자의 힘을 받아 추진력을 얻는다. 미항공우주국(NASA)은 4월 24일 우주 범선을 태운 로켓을 뉴질랜드 마히아 발사장에서 쏘아 올려, 궤도에 진입시킨 뒤 우주 범선을 배치하는 데까지 성공했다.우주 범선은 평범한 택배 박스 크기(23×23×34cm)인 초소형 인공위성 큐브샛에 담겨 우주로 향했다. NASA는 우주 범선에서 돛을 지지하는 돛대를 유연한 탄소섬유 소재로 만들어 돌돌 말아 큐브샛에 탑재했다. 4개의 삼각형으로 분리된 돛도 전체 면적은 80㎡로 아주 크지만, 두께가 사람 머리카락의 40분의 1 수준인 2.5㎛라 평범한 박스 크기에 싣는 것이 가능했다. 지상 1000km 궤도에 진입한 뒤, 우주 범선이 큐브샛에서 분리돼 최종적으로 돛을 완전히 펼치는 데까지는 총 25분이 소요됐다. 우주 범선은 주변의 빛 조건이 적절하다면 지구에서도 관찰할 수 있다. NASA는 “우주 범선의 돛은 반사 소재이기 때문에 때로는 밤하늘에서 가장 밝은 별인 시리우스만큼 밝아질 수 있을 것”이라고 설명했다.우주 범선의 원리는 아주 간단하다. 태양으로부터 날아온 광자들이 돛에 부딪힐 때 가해지는 힘으로 추진력을 얻어 움직인다. 돛을 펼친 직후에는 광자로부터 얻은 추진력이 적어 속도가 느리지만, 태양으로부터 계속 광자를 받아 힘이 축적되면서 점점 추진력이 향상된다. 우주 범선이 한 달 동안 햇빛을 받으면 시속 550km까지 속도를 끌어올릴 수 있다. 이론적으로는 초속 30만km인 광속의 10~20%까지 속도를 높일 수 있으며, 인류가 지금까지 개발한 모든 로켓의 속도를 가뿐