미 항공우주국(NASA)과 엔진 제작기업 에어로제트 로켓다인이 손잡고 차세대 로켓 추진기를 개발했습니다. 일반 로켓이 날아가기 위해 화학 연료로 힘을 얻는 반면, 신규 엔진은 전기로 기체를 가속합니다. 태양 에너지 기반 전기 추진기(Solar electric propulsion, 이하 SEP) 방식입니다. 현재 시제품 제작을 마치고 적격성 평가 단계에 있습니다. 계획대로 진행된다면 2025년부터 새 우주선에 장착합니다. NASA 아르테미스 계획에서 중요한 임무를 맡는 달 우주정거장 게이트웨이에도 설치됩니다. 

새 엔진은 첨단 전기 추진 시스템(Advanced Electric Propulsion System, 이하 AEPS)이라고 불립니다. 

기존 전기 추진보다 2배 이상 강력한 12킬로와트 추진력을 제공합니다. 특히 낮은 추력 조건에서 높은 연비를 보여줍니다. 장기간 기능하는 덕분에 화학 기반 추력 체계로는 달성하기 힘들었던 임무도 시도해 볼 여지가 생깁니다. 최소 15년간 임무를 수행해야 하는 우주정거장 게이트웨이가 필요한 장비입니다. 계획상으로는 동력 전달 부위에 AEPS 추진기 세 대를 장착하게 됩니다.

클레이튼 카첼 NASA 글렌연구센터 AEPS 담당자는 "AEPS는 진정한 차세대 기술이다"고 주장했습니다. 그는 "현재 일반 전기 추진 시스템은 약 4.5 킬로와트의 추진 전력을 사용한다"며 "우리는 단일 추진기의 전력을 크게 늘렸다"고 자랑합니다.

이어 "이런 능력은 미래 우주탐사를 위한 기회를 열어주며 AEPS는 우리를 더 멀리 더 빨리 데려다 줄 것이다"고 덧붙였습니다.

시제품은 완성되었지만, 우주선에 도입되기 전 시험을 통과해야 합니다. NASA와 에어로제트의 협력팀은 두 개를 다양한 환경에서 검토하기로 합의했습니다. 실험하는 신규 엔진은 게이트웨이에 들어갈 엔진과 거의 동일한 모델입니다. 7월 초부터 공학자들은 첫 번째 실험용 엔진으로 성능 검사에 나섰습니다. 발사 및 비행 상황에서 맞닥뜨리는 극심한 진동, 충격, 열을 견딜 수 있는지 조사했습니다. 또한 비행 상황을 가정하고 단계별 출력 조건에서 얼마나 성능을 보여주는지 관찰했습니다. 

로히트 샤스트리 AEPS 수석 엔지니어는 "이번 시험은 큰 의미가 있다"며 "게이트웨이 우주선에서 실제로 비행에 사용할 추진기를 실험하기 전 마지막 단계라고 볼 수 있다"고 밝혔습니다.

두 번째 실험 엔진은 2024년 NASA에서 시련을 겪을 예정입니다. 게이트웨이 우주선이 초기 궤도 상승 시점과 달 궤도로 진입하는 과정에서 AEPS 엔진이 겪을 고통을 모방한 실험에 투입됩니다. NASA는 대규모 밀폐 진공실에서 약 4년에 걸쳐 2만 3000시간 동안 추진기를 작동하려고 합니다.

게이트웨이 우주선이 사용할 비행 추진기는 현재 제작 중입니다.

샤스트리는 "내 생각에 이 기술이 결국 어떤 임무를 실현해내는지 보게 된다면 흥미로울 것 같다"며 "우리는 지금까지의 한계를 뛰어넘고 능력과 기회를 사용해 큰 도약을 이루고 있다"고 강조했습니다. 

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 Andrew Paul 기자 & 육지훈 기자