제4물질 플라즈마가 동력원이 되는 로켓이 우주여행 적재물 용적을 향상시키고 우주에서 여행시간을 단축시킬 것으로 기대된다.
미국국립항공우주국(NASA)에 따르면 전기적으로 방전된 플라즈마를 동력원으로 하는 로켓은 100톤 이상 적재물을 운송하고 3개월 내에 태양에 도달할 수 있을 것이라고 밝혔다. 기존 화학 로켓은 화성에 도달하기 위한 시간이 적어도 8개월이나 필요하다. 여행시간을 단축함으로써 우주비행사들에게 치명적인 우주 방사선에의 노출을 줄일 수 있으며 뼈와 근육 이완 및 순환기 장애와 관련된 생물학적 변화를 최소화할 수 있다.
『우리는 우주에서 여행하는 데 많은 시간이 소요되는 것을 원치 않습니다. 우리는 매우 빠른 여행이 되길 원합니다』고 NASA 존슨우주센터 플라즈마추진 연구책임자 프랭클린 창-디아즈(Franklin Chang-Diaz)는 밝혔다. 또 그는 플라즈마가 10년 이내에 로켓연료로 사용될 수 있을 것이라며 오는 2004년까지 궤도 시험비행을 수행할 것이라고 말했다.
항공우주국 연구실은 로켓 추진기술 개발을 위해 몬태나에 있는 MSE테크놀로지애플리케이션스사와 공동연구를 수행할 계획이다. MSE연구팀은 플라즈마 추진 효과 시뮬레이션을 이미 진행중이다.
창-디아즈는 『실질적으로 테스트를 하기 전에 컴퓨터 모델을 사용해야 한다』고 밝혔다.
가스가 수만, 수백만도로 가열되면 원자들은 전자를 잃는다. 그 결과 생성되는 것이 방전된 입자들의 덩어리인 플라즈마다. 플라즈마는 방전된 음전자와 양이온으로 구성되며 자연적으로 발생하는데 별을 포함해서 번개와 불꽃 등 우주에 있는 모든 물질 대부분이 플라즈마 상태다. 어떤 물질이 로켓 추진을 위한 플라즈마를 가지고 있는가를 알 수는 없지만 특별히 조작된 자기장(Magnetic Fields)에서는 가능할 것이다.
자장들은 창-디아즈가 지난 30년간 연구한 VASIMR(Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)에 필수적인 요소다. VASMIR 엔진은 세 개의 연결된 마그네틱 셀(cell)로 구성되는데, 우선 추진연료 가스로 수소와 같은 가스가 주입되고 이온화된다. 다음은 플라즈마 온도를 높이기 위한 전자파, 셋째 에너지를 흐르게 하는 마그네틱 노즐이다. 또 플라즈마 추진 시스템은 과학자들이 이론화했던 낮은 중력을 인공적으로 만들어 우주여행에 따르는 생물학적 위험을 상쇄할 수 있을 것이다.
<김원배기자 adofkim@etnews.co.kr>