공학 풍선을 이용한 화성 대기권내 감속 시스템 LDSD

[나그네]

(LDSD 의 지구 대기권내 테스트 개념도.   Credit : NASA)

 앞서 풍선을 이용해서 대기권내 감속/방열 쉴드를 만드려는 계획에 대해서 설명드린 바 있습니다. ( http://jjy0501.blogspot.kr/2014/02/Inflatable-Re-entry-Vehicle-Experiment.html 참조) 이 개념을 한마디로 하면 풍선을 이용해서 방열 감속판을 만드는 방법입니다. 열과 압력을 충분히 견딜 수 있는 풍선을 만들 수만 있다면 무겁고 부피도 많이 차지하는 방열판을 대체할 수 있기 때문에 획기적인 기술이라고 말할 수 있습니다. 이런 풍선 방열판은 과거에도 개념이 있었으나 소재공학의 한계로 개발이 어려웠는데 최근 점차 그 장애를 극복하고 이제 실용화를 위한 문턱을 넘는 단계에 이르렀습니다.  

 이전 포스트에서 사실 이런 방열판은 지구보다 대기가 희박한 화성에서 더 유용할 것 같다고 언급한 바 있는데 사실 나사의 엔지니어들은 이미 연구를 진행 중에 있습니다. 나사의 LDSD (Low Density Supersonic Decelerator) 는 대기의 밀도가 지구의 1% 미만인 화성의 대기에서 충분한 감속 능력을 제공할 수 있도록 만든 풍선 형식의 감속 장치입니다. (아래 동영상 참조) 

(LDSD: The Great Shakeout Test For Mars  ) 

(LDSD: We Brake for Mars (Part 2)) 

 동영상을 보면 그 개념이 잘 설명되어 있는데 완전히 풍선을 사용하는 것은 아니고 풍선을 이용해서 방열판의 면적을 크게 늘리는 방식이라고 이해하면 될 것 같습니다. 이미 지상에서는 로켓을 통한 테스트를 진행했는데 이 프로토타입의 명칭은 SIAD (Supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator) 입니다. 6월초 SIAD 는 (약 6 미터 지름의 장치) 화와이에 있는 태평양 미사일 기지에서 테스트를 진행할 예정입니다. 

 일단 거대한 헬륨 풍선을 이용해서 12 만 피트 (약 3만 6000 미터) 까지 도달한 후 여기서 다시 로켓의 힘을 이용해서 마하 4 의 속도에 도달해 테스트를 진행하게 되는데 이는 화성의 희박한 대기에서 고속으로 이동해도 견딜 수 있는 지 테스트 하기 위해서 화성 같은 희박한 대기가 필요하기 때문이라고 하네요. 이 고도의 대기는 지상에 비해 밀도가 1% 미만이므로 테스트를 진행하기에 적당해 보입니다. 

(테스트를 준비 중인 LDSD  NASA’s saucer-shaped experimental flight vehicle, the Low Density Supersonic Decelerator, or LDSD, is prepared for a Range Compatibility Test at the US Navy’s Pacific Missile Range Facility in Kaua‘i, Hawaii.

Image Credit: NASA/JPL-Caltech) 

 향후 화성의 유인 미션을 포함해 여러 미션이 계획되어 있는데 착륙을 위해서 막대한 연료가 필요하다면 이것 자체로 꽤 많은 추가 비용을 들일 수 밖에 없는 상황입니다. LDSD 는 풍선을 이용해서 우주선의 무게를 늘리지 않으면서도 추가적인 감속 능력을 제공해 더 쉽게 화성 표면에 착륙할 수 있도록 도와줄 것입니다. 

 참고 

http://www.nasa.gov/content/wallops/ldsd-testing-for-large-payloads-to-mars/#.U4851fl_t8F

 [출처] 풍선을 이용한 화성 대기권내 감속 시스템 - LDSD|작성자 고든

[VEROwulf Wunderkriegswaffe di VATI]

화성 대기 밀도가 지구의 1% 미만이어서 비효율적이지 않을까 생각했는데
오히려 그렇기 때문에 공기저항과 방열 대비하는게 더 쉬운거군요! ㅎ