0. 목차
- 이온 엔진(Ion Engine)
- 플라즈마 엔진(Plasma Engine)
1. 이온 엔진(Ion Engine)
'이온엔진(Ion Engine)'은 '필라멘트(백열전구나 진공관의 내부에서 전류를 통하여 열전자를 방출하는 실처럼 가는 금속선)'에 전류를 흘려주면 온도가 올라가면서 '제논(Xe)' 등의 '원자빔(Atom Beam)'이 방출되고 이것을 추진력으로 삼아 작동하는 엔진이다. 기존의 로켓엔진은 뜨거운 폭발성 기체를 사용하는 반면, 이온엔진은 미약하면서도 꾸준한 '이온의 흐름'에서 추력을 얻는다. '화학 로켓(Chemical Rocket)'과 달리 '이온 엔진(Ion Engine)'은 뜨거운 기체를 갑작스럽게 내뿜지 않는다. '이온 엔진'은 추진력은 엄청나게 작아서, '온드(ounce)' 단위로 표현할 정도이지만, 우주 공간에서 몇 년 이상 긴 시간 동안 작동하면 화학 엔진보다 강한 추력을 발휘할 수 있다. 이온로켓은 한 번 점화되면 몇 년 동안 쉬지 않고 작동할 수 있으므로, 화학 엔진보다 비추력이 높다. 마치 끈기 하나만으로 토끼와의 경주에서 이겼던 거북이를 연상시킨다. (1온스=28.4그램)
'미국 항공우주국(NASA: National Aeronautics and Space Administration)'에서 개발한 NSTAR 이온 추진기는 1998년에 발사된 '딥 스페이스 1호(Deep Space 1)' 탐사선에서 성공적으로 테스트를 마쳤다. 이때 이온 엔진은 678일 동안 작동하여, 이 분야의 신기록을 세웠다. 'ESA(유럽우주항공국)'도 '스마트 1호(Smart 1)' 탐사선에서 이온엔진의 성능을 테스트했고, 일본의 '하야부사(Hayabusa)' 탐사선은 4개의 '제논-이온엔진'으로 작동된다. 이온엔진은 그다지 극적이지 않고 별다른 매력도 없어 보이지만, 앞으로 그리 급하지 않은 행성 간 장거리 여행을 가능하게 해줄 것으로 기대된다. 특히 태양계의 다른 행성으로 화물을 운반할 때 유용할 것으로 생각된다.
2. 플라즈마 엔진(Plasma Engine)
'마이크로파(Micro Wave)'나 '라디오파(Radio Wave)'를 이용하여 기체를 이온화시킨 후 자기장을 통해 가속하면, 이온엔진의 추력을 몇 배로 높일 수 있다. 이렇게 '이온 엔진(Ion Engine)'의 출력을 보강한 것이 '플라즈마 엔진(Plasma Engine)'이다. '미국 항공우주국(NASA)'에서는 '플라즈마(Plasma)'를 빠른 속도로 방출하는 '가변비추력 자기플라즈마 로켓(VASIMR: Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)'을 개발하고 있다. 우주인이자 공학자인 '프랭클린 창-디아즈(Franklin Chang-Diaz, 1950~)'가 디자인한 이 엔진은 '라디오파'와 '자기장'을 이용하여 수소 기체를 섭씨 수백만 도까지 가열한다. 그러면 초고온의 플라즈마가 분출되면서 강한 추진력을 얻을 수 있다.
그러나 '이온 엔진(Ion Engine)'이나 '플라즈마 엔진(Plasma Engine)'도 다른 별까지 가는 데에는 역부족이다. 다른 태양계로 진출하려면 완전히 다른 개념의 추진 장치가 필요하다. 항성 간 우주선을 제작하는 데 가장 큰 걸림돌이 되는 것은 연료의 양과 비행시간이다. 가장 가까운 별인 '알파 센타우리(Alpha Centauri)'도 4.3광년이나 떨어져 있기 때문에 처음부터 엄청난 연료를 싣고 가야 할 뿐만 아니라, 여행에 소요되는 시간이 인간의 수명보다 압도적으로 길다는 것도 심각한 문제이다.