착륙과 함께 착륙 패드를 만든다? FAST (in-Flight Alumina Spray Technique)

(Credit: Masten Space Systems)

현재 나사는 달에 인류를 다시 착륙시키기 위해 아르테미스 임무를 진행하면서 다수의 달 착륙선을 달 표면에 보내기 위해 준비 중입니다. 이 사업에 뛰어든 회사 중 하나인 마스턴 스페이스 시스템스 (Masten Space Systems)는 앞서 소개한 로켓 자원 채취 시스템인 로켓 M 시스템에 이어 독특한 아이디어 하나를 더 공개했습니다. 바로 로켓을 이용해 착륙과 함께 착륙 패드를 만드는 FAST (in-Flight Alumina Spray Technique) 시스템입니다.

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달 표면에는 매우 작지만, 사실 매우 날카로운 암석 조각인 레골리스 (regolith)가 풍부합니다. 따라서 강한 힘으로 로켓을 분사하면서 착륙할 경우 사방으로 레골리스가 날리면서 표면에 스크레치를 만들 수 있으며 로켓 아래에는 상당한 크기의 크레이터가 생길 수 있습니다. 물론 대형 착륙선이나 우주선일수록 더 많은 크레이터와 레골리스를 날리게 됩니다. 그리고 여러 번의 착륙이 필요한 달 표면 기지라면 더 심각한 문제가 될 수 있습니다.

마스턴의 해결책은 로켓 점화시에 알루미나 세라믹 (alumina ceramic) 입자를 같이 분사해 표면을 코팅하는 것입니다. 고온에 녹은 알루미나 세라믹 입자는 레골리스와 결합해 단단한 코팅을 만들어 레골리스가 더 이상 날리지 않게 막아주는 원리입니다. 이 방식대로라면 아폴로 시절 15톤급 착륙선보다 훨씬 무거운 대형 착륙선도 주변에 피해를 주지 않고 크레이터를 만들지 않으면서 착륙할 수 있습니다.

연구팀은 아르테미스 착륙선의 경우 알루미나 세라믹 입자의 크기가 초기에는 0.5mm 정도면 적당할 것으로 예상하고 있습니다. 이렇게 해서 처음에 1mm 정도 표면막을 만든 후 0.024mm 지름 입자를 분사하면 더 효과적인 착륙장을 만들 수 있습니다. 연구팀의 계산으로는 10초 동안 186kg의 입자를 지름 6m 지역에 분사해 땅을 다진 후 2.5초 정도 있다 착륙하면 안전할 것으로 예상했습니다.

아이디어는 참신하지만 실제로 효과적인지 검증하기 위해서는 직접 달 착륙선에서 테스트해야 합니다. 예상과는 달리 표면에 제대로 고정되지 않을 수도 있고 오히려 녹은 입자가 착륙선에 달라 붙기만 할 수도 있습니다. 우선은 작은 착륙선에서 먼저 테스트해서 가능성을 검증하는 것이 먼저가 될 것으로 보입니다.

참고

https://newatlas.com/space/fast-lunar-landers-build-own-landing-pads/

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통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

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150년 만에 다시 울린 희귀 곤충의 울음 소리

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