미래 달 탐사선을 위한 원자력 히터

(A University of Leicester RTG prototype. Credit: University of Leicester)

최근 달 표면에는 민간 탐사선을 포함해 여러 나라의 탐사선이 착륙했습니다. 하지만 이들은 대부분 짧은 삶을 마감하고 임무를 종료했습니다. 작은 탐사선이나 로버가 14일나 되는 달의 길고 추운 밤을 견디기 어렵기 때문입니다.

달은 대기가 없어 낮에는 표면 온도가 섭씨 121 °C에 달하고 밤에는 -133 °C에 낮아집니다. 그래도 열을 전달하는 공기가 없어 열을 견디는 것은 쉬운 편입니다. 문제는 추운 온도에서 민감한 전자 장비가 손상을 입지 않는 것입니다.

오래전부터 제시된 해결책은 방사성 동위원소를 이용한 원자력 전지인 RTG를 사용하는 것입니다. 여기서 나오는 열을 이용하면 전기도 얻을 수 있고 난방도 할 수 있습니다. 하지만 원료인 플루토늄 - 238이 위험할 뿐 아니라 구하기 힘들다는 문제점이 있습니다. 작은 미니 탐사선이나 민간 탐사선에 쉽게 실을 수 있는 물질이 아닙니다.

따라서 영국의 레스터 대학과 민간 기업인 iSpace는 새로운 대안을 제시했습니다. 바로 상대적으로 구하기 쉽고 더 안전한 아메리슘 - 241입니다. 이름은 생소할지 모르지만, 아메리슘 - 241는 원자력 발전소의 핵폐기물에서 구할 수 있고 핵무기에 사용되지 않기 때문에 더 쉽게 이용이 가능합니다.

이런 이유로 아메리슘 - 241 역시 RTG에 사용하려는 시도가 있었으나 에너지 방출량이 플루토늄의 1/5 수준으로 아직은 널리 사용되지 않고 있습니다. 하지만 RTG에서 생성되는 열에너지의 극히 일부만 전기 에너지로 바뀐다는 점을 생각하면 아메리슘 - 241만으로도 히터는 충분히 가능합니다. 덤으로 약간의 추가 전력도 기대할 수 있습니다.

아메리슘 - 241의 또 다른 장점은 400년이 넘는 긴 반감기로 탐사선의 일반적인 수명을 생각할 때 사실상 탐사선이 완전히 망가질 때까지 작동이 가능합니다. 현재 프로토타입 아메리슘 - 241 RTG가 연구 중인데, 우주 원자력 히터의 시대가 열릴 수 있을지 주목됩니다. 이 연구는 유럽 우주국 및 영국 정부의 지원을 받아 이뤄지고 있습니다.

참고

https://newatlas.com/space/nuclear-heaters-spacecraft-americium-241-heating/

https://www.ispace-inc.com/news-en/?p=5446

https://en.wikipedia.org/wiki/Americium-241

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