전자 플라즈마로 우주선을 추진
우주선을 추진하는 화학에너지가 앞으로 전기에너지에 의한 메카니즘으로 대체될 전망이라고 일본 ‘아사히’신문이 보도했다. 일본에서도 1992년에 발사할 우주실험기 ‘프리플라이어’의 실용규모 실험을 위하여 준비가 진행되고 있다고.
현재의 추진원리는 위성이나 로킷이 기본적으로 같다. 수소 산소 등의 추진제가 화학반응을 일으켜 액체에서 고온의 기체로 변한다. 이 체적팽창으로 기체에서 물질이 분사하고 그 반동으로 앞으로 나가는 것이다. 화학에너지에 의한 추진이므로 화학추진이라고도 한다.
그러나 화학추진은 대량의 추진제와 그것을 담을 튼튼한 용기가 필요하므로 자연히 비용이 많아진다. 또 위성을 지금까지 보다 훨씬 크게하거나 활동기간을 비약적으로 늘리는것이 어렵다.
예를 들면 지난 2월에 일본이 발사한 통신위성 ‘사쿠라3호’는 중량 5백50kg중 자체의 궤도나 위치와 자세를 제어하기위한 추진제의 중량이 20%나 차지했는데 그런데도 7년뒤에는 연료가 떨어지게 된다. 개발비를 별도로 하더라도 1천3백60여억원(한화환산)이나 들여 제조하여 발사하는 위성이므로 좀 더 오래 사용하고 싶다고 생각했다.
그래서 좀 더 효율적인 추진원리는 없는가 하고 각국에서 눈을 돌린것이 태양전지등을 사용하는 전기추진이다.
전자(電磁) 플라즈마(Plasma) 추진에서는 방전으로 물질을 이온과 전자(電子)로 분리한다. 이 플라즈마를 흐르는 방전전류와 그 전류가 만드는 자장에서 힘이 발생하여 그 힘으로 플라즈마를 분출하여 앞으로 나간다. 그림은 일본에서 계획중인 프리플라이어에 적재하려고 준비중인 전자플라즈마 추진기다.
+극에서의 방전에 의한 전류가 노즐 중앙부에서 합류하여 -극을 향하여 흐르고 그 전류의 주위에 뒤쪽에서보아 시계도는 방향의 자장이 생긴다. 그러면 전자기학에서 말하는 ‘플레밍의 왼손법칙 ’왼손의 가운데 손가락과 집게 손가락을 각각 전류의 방향과 자장의 방향을 향하게 하면 (전류가 흐르는 도선의 미소부분이 자장에 의하여 받는 힘은 이것에 수직으로 향한 엄지손가락 방향을 향한다는 것)에 따라 이 전류와 자장의 방향에 직각으로 뒤로 향하는 힘이 생긴다.
전기추진을 채택하면 같은 일을 하는데 드는 추진제의 무게는 화학추진 일때의 10분의 1로도 충분하다. 그래서 우주선 발사 코스트가 현재의 3분의 2 내지 반으로 줄어든다고 기대되고 있다.
경제적효과 뿐만 아니라 밖으로 뿌리는 물질도 적어지므로 지구를 둘러싸고있는 환경을 오염시킬 가능성을 적게한다는 이점도 있다.
