지구가 아닌 다른 행성에 항공기를 날리고 싶은 것은 나사의 오랜 계획 가운데 하나였습니다. 일단 공중에 뜬 항공기나 풍선은 넓은 범위를 이동하면서 탐사가 가능하기 때문입니다. 이런 비행체 개발에서 가장 중요한 타겟은 지구에서 가까운 이웃 행성인 화성입니다.
화성의 대기는 지구의 1% 이하의 밀도를 가지고 있어 사실 항공기나 풍선을 날리기에 좋은 환경이라곤 할 수 없습니다. 다만 중력이 지구의 1/3 정도라서 비교적 작은 양력으로도 비행이 가능하다는 점과 금성처럼 고온 고압의 환경이 아니라는 점이 장점이라고 하겠습니다.
현재 나사가 고려하는 항공기의 형태는 이전에 소개드린 헬리콥터형 ( http://blog.naver.com/jjy0501/220250282981 참조) 가 풍선형, 그리고 고정익 비행기형이 있습니다.
이 중에서 고정익 비행기 내지는 글라이더 형의 비행체인 Prandtl-m(Preliminary Research Aerodynamic Design to Land on Mars)의 프로토타입은 올해 말 고고도 풍선에 매달려서 10만 피트(약 3만m) 상공에서 첫 비행 테스트를 진행할 계획입니다.
프로젝트 매니저인 알 브로워스(Al Bowers)에 의하면 Prandtl-m은 2022년에서 2024년 사이 화성에서 첫 비행을 목표로 하고 있다고 합니다. 최초의 비행은 동력 비행이 아닌 글라이더 비행의 형태가 될 가능성이 높다고 합니다.
(화성의 하늘을 나는 Prandtl-m의 상상도.
This illustration shows what a Prandtl-m might look like flying above the surface of Mars.
Credits: NASA Illustration / Dennis Calaba)
(테스트 비행 중인 프로토타입
The proposed Prandtl-m is based on the Prandtl-d seen coming in for a landing during a flight test in June. The aerodynamics offer a solution that could lead to the first aircraft on Mars.
Credits: NASA Photo / Ken Ulbrich)
(프로토타입 비행기를 보는 학생들과 엔지니어들.
Jonathan Zur, from left, Alexandra Ocasio, Derek Abramson, Red Jensen, Etan Halberg and Keenan Albee wait for data to download from a Prandtl-d flight
Credits: NASA Photo / Ken Ulbrich )
Prandtl-m을 제안한 것은 역시 나사 암스트롱 연구소의 엔지니어인 데이브 버거(Dave Berger, a NASA Armstrong aeronautical engineer)로 그와 동료들은 작은 프로토타입을 만들어 지상에서 테스트를 진행했습니다. 이 과정에는 대학생들도 참여해 연구를 도왔다고 합니다. (사진 참조)
연구팀은 이 글라이더 프로토타입을 테스트 한 후 실제 화성의 하늘을 비행할 Prandtl-m의 실물을 개발할 예정입니다. 탄소섬유 같은 초경량 소재를 사용해 무게를 극단적으로 줄이는 한편 작은 우주선 안에 탑재할 수 있도록 접을 수 있게 개발하는 것이 큰 과제입니다.
엔지니어들은 Prandtl-m를 큐브셋 유닛 3개(3U) 에 넣을 수 있을 만큼 작게 접을 수 있게 개발 중인데, 이 크기는 10x10x10cm 짜리 상자 세개를 이어 붙인 크기입니다.
현재 계획은 화성의 하늘에서 펼쳐진 후 대략 10분간 비행을 하는 것을 목표로 삼고 있습니다. 마지막 2000피트(600m) 고도에서 비행하는 거리는 20마일(약 32km)에 달할 것으로 예상된다고 합니다. Prandtl-m는 대략 1미터 너비의 작은 글라이더로 계획되어 있으며 무게는 1파운드(0.45kg) 수준에 불과할 것이라고 합니다. 다만 아직 최종 디자인은 결정되지 않아서 앞으로 변동의 여지는 있습니다.
Prandtl-m이 실제 화성의 하늘을 날 수 있을지는 앞으로 예정된 테스트를 무사히 넘기고 예산을 타낼 수 있느냐에 달려있습니다. 어떤 결과가 나올지 궁금하지만, 이렇게 동시다발적으로 연구가 진행되는 만큼 이들 중 하나는 분명히 화성의 하늘을 날 수 있을 것으로 생각합니다. 과연 어떤 후보가 화성의 하늘을 날 수 있을지 궁금합니다.
참고
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