[SDG 9] NASA, 핵추진 로켓으로 화성 탐사 시간 절반 단축 시도

NASA와 미국 국방고등연구계획국(DARPA)은 지난 15일(현지시간), 로키드마틴(Lockheed Martin)을 핵추진 로켓 추진 시스템의 설계 및 제작·시험 책임사로 선정했다고 공식 발표했다.

[SDG 9 미래의 기술 혁신] 미국 항공우주국(NASA)이 향후 수년 내 핵추진 로켓을 우주에서 시험 운용하며, 화성까지의 항해 시간을 절반으로 줄이기 위한 본격적인 시도에 나선다.

핵심 동력인 원자로는 버지니아주 린치버그에 본사를 둔 BWX 테크놀로지스가 제작을 맡는다.

이 프로젝트의 명칭은 'DRACO(Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations)'로, 총 예산 4억9900만 달러(약 6700억원)가 투입된다.

◆ '화성까지 3~4개월' 목표…기존 대비 절반 수준

현재 지구와 화성의 상대 거리가 가장 가까운 시기는 약 26개월마다 주기적으로 찾아오며, 이를 이용해도 항해 시간은 약 7~9개월이 소요된다. 이 기간 중 대부분은 추진 없이 '관성 비행'을 하게 된다.

그러나 핵열추진(Nuclear Thermal Propulsion) 방식을 활용할 경우, 항해 전반부에는 계속 가속하고 후반부에는 감속이 가능해, 전체 비행 시간을 3~4개월로 줄일 수 있다. 이는 우주 방사선과 무중력 등 유해한 우주 환경에 노출되는 시간을 크게 줄이는 효과를 기대할 수 있다.

핵열추진 로켓은 우라늄 핵분열로 발생한 열을 활용해 극저온의 액체 수소(약 -251℃)를 약 2400℃까지 가열한 후, 이를 고온 고압의 기체로 분사해 추진력을 얻는다. 기존 화학 연료 방식보다 연료 효율이 월등히 높아, 동일한 중량으로 훨씬 긴 비행이 가능하다.

◆ 군사위성 활용도 고려…DARPA도 적극 투자

DRACO 프로젝트에는 미국 국방부 산하 DARPA도 적극 참여 중이다. DARPA는 이 기술을 군사위성의 민첩한 기동 수단으로도 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 지구 저궤도에서의 급속 궤도 전환, 회피 기동 등 다양한 전략적 활용이 가능하다는 것이다.

◆ 과거의 기술, 현재로 이어지다…"NERVA 이후 최대 시도"

우주 핵추진은 전례 없는 발상이 아니다. 1950~60년대 미국은 핵폭탄을 이용한 '오리온 프로젝트(Orion Project)', 그리고 NASA가 주도한 '로버(Rover)'와 'NERVA' 프로그램을 통해 총 23개의 핵열 엔진 시제품을 제작·시험한 바 있다. 그러나 이들은 실제 우주 발사까지 이어지지 못하고 1973년 전면 중단됐다.

이번 DRACO 프로젝트의 차별점은 사용 우라늄의 농도다. 기존 NERVA가 무기급 고농축 우라늄을 사용했던 반면, DRACO는 상대적으로 저농축된 연료를 채택하며 안전성을 크게 높였다.

DRACO의 프로젝트 매니저인 타비사 닷슨 박사는 "이번 원자로는 궤도에 진입한 이후에만 가동되며, 지상에서 방사능 누출 위험은 극히 낮다"고 설명했다. 그는 "가능한 모든 사고 시나리오에 대한 예비 분석 결과, 사고 확률과 방사능 유출량 모두 매우 낮은 수준"이라고 강"했다.

◆ 궤도 시험은 2026~2027년…"300년 이상 안정 궤도 유지"

DRACO의 핵심 목표는 실제 우주 궤도에서의 시험 비행이다. 발사는 현재 2026년 말에서 2027년 초 사이로 예정돼 있으며, 시험 우주선은 지상 700만2000km(435만1240마일) 상공을 도는 고궤도에서 운용될 계획이다. 이는 약 300년 이상 궤도에 머무를 수 있는 높이로, 이 기간 동안 핵연료 내 방사성 동위원소는 대부분 안전 수준 이하로 붕괴된다.

이번 DRACO 프로젝트가 성공적으로 궤도 비행을 마칠 경우, 향후 2030년대 유인 화성 탐사의 핵심 추진체계로 활용될 수 있을 전망이다. NASA는 이를 통해 인간의 심우주 탐사를 본격화할 수 있는 전기를 마련할 계획이다.

SDG뉴스 서욱 기자

SDG뉴스 서욱 기자
< Copyright SDG뉴스 >