NASA는 달 어디에서 얼음을 찾을까
NASA는 달 어디에서 얼음을 찾을까
  • 함예솔
  • 승인 2020.05.06 08:00
  • 조회수 1347
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2024년까지 우주비행사를 달에 보낸 뒤 지구로 귀환시키는 유인 달탐사 미션인 NASA의 아르테미스(Artemis program)가 진행되는 동안 우주비행사는 달에 머무르게 될 텐데요. 이때 우주비행사는 달 표면에 이미 존재하는 자원을 이용해야 할지 모릅니다. 지구에서 모든 자원을 가지고 달까지 가려면 비용이 많이 들어 비효율적이기 때문입니다. 

미래 달 기지 모습? 출처: ESA
미래 달 기지 모습? 출처: ESA

특히, 물은 우주비행사들에게 꼭 필요한 자원인데요. 이에 NASA에서는 달에 존재하는 얼음을 찾고, 이를 채굴해 녹여 음용수로 정제하거나 로켓의 연료로 사용하려고 하고 있습니다. 달에는 어느 정도의 물이 존재하는 걸까요? 우린 달 표면 어디에서 얼음을 찾을 수 있을까요? 

루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)을 이용해 달 표면의 얼음을 찾으려고 한다. 출처: NASA/JPL-Caltech
루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)을 이용해 달 표면의 얼음을 찾으려고 한다. 출처: NASA/JPL-Caltech

달에 손전등을 비춰라

 

달 표면에서 얼음이 존재할 가능성이 높은 곳은 달의 분화구 아래, 태양 빛이 한 번도 도달한 적없는 어두운 지역인데요. NASA는 제트추진연구소에서 개발하고 관리하는 초소형 위성인 루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)을 이용해 달 표면의 얼음을 찾으려고 합니다. Lunar Flashlight는 대략 서류가방 크기의 큐브셋인데요. 근적외선 레이저와 탑재돼 있는 분광계를 이용해 달의 남극 근처에서 달 표면에 분포하는 얼음 지도를 만들어낼 수 있습니다. 

 

NASA 고다드 우주비행센터의 연구책임자인 Barbara Cohen은 "달에서 가장 춥고 어두운 분화구 안에 얼음이 있다는 건 좋은 생각이지만 이전까지의 측정은 약간 모호했다"며 "과학적으론 괜찮았지만 만약 우리가 그곳에 우주비행사를 보내 얼음을 채굴하고 이를 음용수로 이용할 것이라면, 그 곳에 얼음이 존재한다는 확신이 필요하다"고 전했습니다. 

 

루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)는 레이저를 이용해 얼음을 찾는 첫 번째 임무를 포함해 우주선의 추진체로 사용하는 하이드라진(hydrazine)보다 운반과 보관이 안전한 새로운 종류의 연료인 'green'을 추진체로 사용한 최초의 행성 탐사선이 될 것이라고 합니다. 

 

그림자를 들여다 보다

 

두 달 동안 루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)는 달의 남극의 낮은 상공으로 급강하해서 레이저를 빛이 한번도 들어온 적 없는 그늘진 지역에 비추며 얼음을 탐사할 예정인데요. 북극과 남극 근처에서 발견되는 이 어두운 분화구는 얼음을 포함해 서로 다른 얼음 분자를 축적하는 '콜드 트랩(cold trap)'으로 추측되는데요. 

그림자 속 빛춰바! 출처: NASA / JPL-Caltech
그림자 속을 비춘다. 출처: NASA / JPL-Caltech

분자는 달 표면에 충돌하는 혜성이나 소행성 물질과 태양풍과 상호작용하는 달의 토양으로부터 유래했을 가능성이 높습니다. Barbara Cohen은 "태양은 분화구의 지평선을 따라 이동하지만 실제로 분화구 안에 햇빛이 비춘 적은 없다"며 "이 분화구는 온도가 매우 낮기 때문에 이러한 분자들은 탈출할 수 있는 충분한 에너지를 결코 받지 못하게 되면서 갇히게 되고 수십억년에 걸쳐 축적된다"고 설명합니다. 

 

루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight) 4개의 레이저 반사계는 달 표면에 축적된 얼음을 확인하기 위해 물이 쉽게 흡수하는 근적외선 파장을 사용할 예정입니다. 만약 레이저가 남극의 영구히 그늘진 지역에 비출 때 맨 바닥에 부딪힌다면, 그 빛은 탐사선으로 반사돼 얼음이 부족하다는 걸 암시해 줄 것입니다. 하지만 빛이 흡수된다면 이는 얼음이 존재한다는 의미겠죠? 흡수가 클수록 표면에는 얼음이 더 넓게 분포하고 있다는 걸 추측할 수 있습니다. 

 

루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)는 달 지하가 아닌 지표에 있는 얼음의 존재에 관한 정보만을 제공할 수 있는데요. Barbara Cohen은 "다른 달-궤도 미션을 통해 이미 확보한 훌륭한 데이터와 루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)의 데이터를 비교해 얼음의 특징과 상관관계가 있는지 알아낼 수 있을 것"이라며 "지표의 얼음 분포에 대하여 전반적인 관점을 제공할 수 있을 것"이라고 말합니다. 

출처: NASA
최고최고! 출처: NASA

 


##참고자료##

 


 


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