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태양광 돛단배, 라이트세일 - 40년 만에 상상이 현실로! 목록

조회 : 7860 | 2015-07-07

[뉴스 읽기]

<우주 항해한 태양광 돛단배…임무 완수후 ‘전사’>, 서울신문 2015년 6월 17일

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20150617601033

<햇빛 힘으로 가는 '우주 돛단배' 띄운다>, ytn 2015년 5월 16일

http://www.ytn.co.kr/_ln/0105_201505160507254008

<칼 세이건 '태양광 돛단배', 40년만에 우주 시험비행>, 연합뉴스 2015년 5월 10일

http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2015/05/10/0200000000AKR20150510004051091.HTML?input=1195m

 

  

[뉴스 이해하기] 

- 태양광 돛단배는 40년 전 아이디어라고?

세계에서 가장 유명한 우주과학도서라고 해도 과언이 아닌 『코스모스』의 저자이자 과학 대중화에 앞장서던 칼 세이건이 40여 년 전 TV프로그램에 나와 우주에서도 돛단배처럼 돛을 펼쳐 우주를 여행하는 우주 범선을 만들자는 제안을 했었답니다. 그 이후로 NASA를 비롯한 여러 단체에서 이 아이디어를 실현하려 노력했지만 번번이 무산되고 말았지요. 그러다 40여 년 만인 지난 5월 20일 발사에 이어 우주에서 돛을 펼치는 데 성공하기에 이르렀고요. ‘라이트세일’은 칼 세이건이 주축이 돼 설립한 세계 최대 비영리 단체인 행성협회에 의해 실행됐고, 시민들이 펀드투자를 통해 참여한 프로젝트랍니다.

라이트세일

지난 6월 8일(미국 현지시간) 지구 궤도에 오른 후 태양 돛을 펼친 실제 모습을 라이트세일에 설치된 카메라로 촬영한 모습. / 이미지 출처 : The Planetary Society-CC-BY-NC-3.0(planetary.org)

 

  

- 태양광 돛을 단 초소형 우주선?

지난 5월 발사된 라이트세일 본체는 가로, 세로, 높이가 각 10cm에 불과하고, 부피가 1L에 불과한 정육면체 모양의 초소형 큐브샛(우주선) 3개를 이어 붙여 만들어졌답니다. 돛은 옆면에 접혀 있고, 앞에 뾰족하게 튀어나온 부분에 라이트세일의 배치를 7초마다 촬영하는 듀얼 카메라가 설치되어 있습니다. 라이트세일 돛의 두께는 4.5㎛로 우리가 일반적으로 쓰는 쓰레기봉토의 4분의 1에 불과하답니다. 라이트세일 본체가 초소형으로 그리고 돛도 이렇게 얇게 제작된 이유는 가능한 가볍게 해서 가속 효과를 극대화하려는 의도라네요.

라이트세일 팀원

태양광 돛을 펼치는 테스트를 위해 준비 중인 라이트세일 팀원들. 발사된 라이트세일의 작은 크기를 가늠해 볼 수 있습니다. / 이미지 출처 : The Planetary Society-CC-BY-NC-3.0(planetary.org)

 

 

- 빛으로 하는 우주 항해, 태양광 돛을 단 라이트세일

아틀라스 V 로켓을 타고 발사된 라이트세일이 궤도에 오른 후 돛을 펼쳐, 태양 빛을 받아 에너지를 얻습니다. 빛은 질량(정지 질량, rest mass)는 없지만 운동량(물체를 밀어내는 힘)과 에너지를 가지고 있습니다. 이 때문에 빛을 반사하거나 흡수하는 물체는 빛의 운동량을 받아 추진력을 얻을 수 있는데요, 마치 배의 돛이 움직이는 공기(바람)에서 운동량을 전달받아 추진력을 얻는 것과 마찬가지의 원리랍니다. 태양광 돛을 단 우주선은태양 빛 입자(빛의 기본 단위인 ‘광자’)의 운동량을 추력으로 삼아, 연속적으로 가속력을 얻게 됩니다.우주는 진공상태이기 때문에 한 번 속도가 빨라지면 속도를 줄이는 저항이 없기 때문에 속도는 계속 빨라지게 되는 것이지요. 또 태양광 돛단배는 에너지가 따로 필요 없기 때문에 우주 저 멀리까지 여행이 가능하다는 장점이 있답니다.

태양광 입자 에너지

태양광의 입자는 에너지와 운동량을 가지므로 돛은 추력을 얻을 수 있답니다. / 이미지 출처 : The Planetary Society-CC-BY-NC-3.0(planetary.org)

 

 

- 시험발사에 성공한 라이트세일 프로젝트의 최종 목표는?

이번 시험발사는 태양광 돛이 잘 펼쳐지는지와 자세제어 시스템을 테스트하는 것이 목적이었습니다. 원래 임무를 완수한 후 대기권에 접어들어 소멸된 라이트세일. 이번 시험발사 성공에 이어 행성협회는 내년 초 실제 우주공간 탐사가 가능한 ‘프록스-1’이라는 소형 인공위성에 라이트세일을 부착한 후 민간 우주비행 업체인 스페이스X가 개발한 ‘팔콘 헤비’ 로켓에 실어 발사할 계획을 가지고 있습니다. 이 로켓은 대기의 마찰력을 거의 무시해도 좋은 약 720km 상공으로 ‘프록스-1’ 위성과 라이트세일을 쏘아 올릴 예정입니다. 이후 프록스-1은 라이트세일을 우주 공간에 풀어주면서 라이트세일이 태양광 돛을 펴는 순간을 사진으로 포착할 계획이라네요. 태양광 돛을 단 우주선이 우주로 향하게 되는 순간을 포착하려는 것이지요.

돛을 펼친 태양광 돛단배, 라이트세일은 연료가 필요 없고 기존의 우주선들보다 더 멀리 우주여행을 할 수 있다는 장점이 있답니다. 우주에는 공기의 저항이 없어 속도가 한 번 빨라지면 줄지 않는데, 라이트세일 역시 태양광의 입자를 받아 가속력을 얻는답니다. 지금까지 개발된 가장 성능 좋은 로켓을 이용해 명왕성에 가면 약 7년 정도가 소요될 예정이지만, 우주 돛단배는 가볍고 빨라 5년 이내에 도착할 수 있다고 하네요. 물론 단점도 있는데요, 사람을 태우려면 돛의 크기가 수십 km로 커져야 하는 문제점이 있다네요.

 태양광 돛단배

이번 라이트세일의 시험 비행 성공 후 행성협회는 2016년에 프록스-1 위성과 함께 실제 우주를 항해할 태양광 돛을 단 우주선을 스페이스X 팔콘 헤비 로켓(SpaceX Falcon Heavy rocke)에 실어 발사할 예정이랍니다. / 이미지 출처 : Josh Spradling /The Planetary Society-CC-BY-NC-3.0(planetary.org)

 

 

- 라이트세일 프로젝트를 이끄는 ‘행성협회’는 어떤 단체인가?

행성협회(The Planetary Society)는 1980년 칼 세이건, 브루스 머레이, 루이스 프리드먼, 해리 애시모어가 설립한 천문학과 관련된 연구와 교육활동을 하고 있는 NGO(비영리단체)입니다.

‘사람들에게 또 다른 세상을 탐구하고, 우리가 사는 세상을 이해하며, 다른 곳의 생명을 찾아내도록 하자(To inspire the people of Earth to explore other worlds, understand our own, and seek life elsewhere.)’를 목적으로 설립했습니다. 미국에서 설립된 행성협회는 현재 전 세계 125개국에서 수많은 회원들이 참여하고 있으며, 주로 천문학과 관련된 첨단 연구 및 외계생명체 탐사 프로젝트 등을 지원하고 있습니다.

행성협회

행성협회(The Planetary Society) 설립자들. 가운데 앉아 있는 사람이 칼 세이건, 그 왼쪽이 브루스 머레이, 오른쪽에 서 있는 사람이 루이스 프리드먼이다. 나머지 한 명은 해리 애시모어(왼쪽에 서 있는 사람)로 협회 설립을 도운 고문(조언자)이자 퓰리처상을 받은 유명한 저널리스트이다. / 이미지 출처 : 퍼블릭 도메인(NASA/JPL)

 

 

[뉴스로 생각하기]

인류는 머나먼 우주를 향한 도전을 멈추지 않고 있습니다. 왜 우리는 우주로, 더 먼 우주까지 나아가려 노력하는 걸까요? ‘라이트세일’ 사례를 살펴보며, 우주를 향한 도전이 계속되는 이유를 한 번 생각해 봅시다.

 

 

[라이트세일의 태양광 돛이 펼쳐지는 모습(실험실 테스트) 동영상으로 확인하기]

 

[발사 장면 동영상]

 

[‘라이트세일’ 프로젝트를 한눈에 볼 수 있는 트레일러]

 

 

주제!
,에너지 ,태양 ,우주
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