차세대 원자력 자기플라즈마역학(MPD) 추진기를 테스트한 나사

(출처: 나사)

나사는 앞으로 화성과 다른 태양계 천체 탐사를 위해서 원자력 추진 우주선을 계획하고 있습니다. 사실 역사적으로 나사는 이미 1960년대부터 다양한 핵추진 로켓을 개발했지만, 결국 환경 및 비용 문제로 취소한 역사가 있습니다. 그러다가 최근 다시 핵추진 우주선에 대한 연구를 재개하고 있는데, 화성과 더 먼 곳의 유인 탐사를 염두에 둔 것입니다.

여러 가지 형태의 핵추진 엔진이 연구되는 와중에 최근 나사 제트 추진 연구소 (JPL)의 과학자들은 자기 플라즈마 역학 (Magnetoplasmadynamic, MPD) 엔진을 테스트했습니다. 이 MPD 엔진은 특이하게도 리튬을 연료로 사용하는데, 그전에 이온 플라스마 엔진 연료인 크세논 (제논)보다 훨씬 구하기 쉽고 저렴하다고 합니다.

MPD 엔진은 고전류를 플라즈마(이온화된 기체)에 흘려보내고, 이 전류와 자기장의 상호작용으로 플라즈마를 가속하는 방식입니다. 기존 이온 플라즈마 엔진인 정전기 이온 추진기(예: 프시케 미션의 제논 이온 추진기)처럼 개별 이온을 전기장으로 가속하는 것이 아니라, 전자기력으로 플라즈마 전체를 밀어내기 때문에 훨씬 강한 추력을 낼 수 있습니다. 참고로 MPD 역시 오래 전부터 개발이 되어 왔지만, 주로 이론적이거나 실험실 연구에 그쳤고 상용화는 되지 않은 엔진입니다.

(JPL Tests Next-Generation Electric Thruster)

2026년 2월 24일, NASA는 캘리포니아 남부에 위치한 JPL 전기추진연구소의 특수 수냉식 진공 챔버에서 새로운 MPD 추진기를 시험 가동했습니다. 시험 도중 엔지니어들은 추진기를 다섯 번 작동시켰고, 추진기 중앙의 텅스텐 전극이 밝게 타오르며 섭씨 2,800도 이상의 온도에 도달하는 것을 관찰했습니다. 이 데이터는 새로운 추진기가 최대 120킬로와트의 출력을 달성했는데, 이는 프시케에 탑재된 추진기의 출력보다 25배 이상 높은 수치입니다.

하지만 이는 시작에 불과합니다. 나사의 엔지니어들은 1MW급 MPD 추진기가 가능할 것으로 생각하고 있으며 화성 유인 탐사를 위해서는 2-4MW급 추진기 여러 개가 필요할 것으로 보고 있습니다. 물론 당장에 이를 우주선에서 테스트할 순 없고 현재는 연구 초기 단계이지만, 앞으로 연구 결과가 어떻게 나올지 주목되는 기술이 아닐 수 없습니다.

참고

https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-fires-up-powerful-lithium-fed-thruster-for-trips-to-mars/

https://newatlas.com/space-systems/nasa-experimental-ion-engine-passes-test/

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