최근에는 무인 탐사 로버에 의한 화성 탐사가 활발해지고 있다. 미항공우주국 나사(NASA)와 중국은 화성 유인 탐사도 계획하고 있다. 유인 우주선을 화성에 보내기 위해선 기존 기술이라면 6∼9개월 가량 걸린다고 생각되고 있지만 캐나다 맥길대학 연구팀이 레이저 열 추진이라는 수법을 이용해 이동 시간을 불과 45일로 단축할 수 있다는 논문을 발표했다.
화성에 유인 우주선을 보내는 경우 기존 기술로는 지구에서 화성까지 6∼9개월 가량 걸리며 핵열로켓추진 NTP나 원자력 전기 추진 NEP 같은 기술을 이용해도 편도로 1000일 정도는 걸릴 것으로 보인다. 하지만 연구팀은 수소연료와 레이저를 이용하는 레이저 열 추진 시스템을 이용해 화성까지 이동 시간을 불과 45일로 단축할 수 있다고 주장하고 있다.
최근에는 지향성과 수렴성이 뛰어난 레이저를 에너지로 하는 추진 시스템이 주목받고 있어 레이저광을 돛으로 받고 미소 탐사기를 광속 20%로 날리는 계획이나 곰팡이를 얹어 초소형선을 레이저광으로 가속해 성간 비행을 실현할 수 있다는 연구 결과가 화제를 불러오고 있다. 맥길대학 연구팀은 레이저를 무인 탐사기나 성간 비행이 아닌 행성간 항행에 응용할 가능성을 찾았다.
레이저광을 이용해 우주선을 추진하는 방법은 몇 가지 고안되고 있으며 돛에 레이저광을 맞춰 추진하는 방법이나 조사된 레이저광을 집약해 태양광 발전 어레이로 발전, 전력을 이용해 추진 시스템을 구동하는 방법 등이 있다. 하지만 연구팀이 밝힌 건 레이저광을 집약해 추진제를 직접 가열하고 이 팽창을 이용해 우주선을 추진하는 방법이다.
연구팀은 레이저광으로 직접 추진제를 가열해 우주선을 지구 부근에서 급속하게 가속시킬 수 있기 때문에 우주 공간에서도 레이저광을 계속 맞출 필요가 없는 장점이 있다고 주장했다. 이 우주선은 지구 근처에서 빠르게 가속화되는 형태라며 또 같은 레이저 엔진을 사용해 메인 우주선을 화성에 발사한 뒤 부스터를 지구 궤도로 되돌려 다음 발사에 재활용하는 것도 가능할 것이라고 밝히고 있다.
연구팀이 제안한 우주선에선 100MW 출력을 가진 직경 10m 레이저를 지구에 건설할 필요가 있으며 가열 챔버에 레이저광을 집약시키는 장치, 화성에 착륙할 때 고온으로부터 우주선을 보호하는 재료 등도 필요하다. 그 중에서도 반사성이 높은 레이저 광 집약 장치는 태양광 발전 어레이보다 면적당 유지할 수 있는 레이저광 에너지를 늘리기 때문에 지상에 설치하는 레이저 광 조사 시스템을 소형화할 수 있다는 것.
이번 아이디어에 관련한 많은 기술은 아직 테스트되지 않았고 레이저열 추진 시스템 실현에는 과제가 남아 있다. 레이저 가열실이 가장 큰 과제이며 모델에 따르면 이는 가능하지만 아직 100MW 레이저가 완성되지 않았기 때문에 본격적인 실험은 불가능하다고 한다.
화성 이동 시간을 몇 개월에서 몇 주까지 짧게 하는 건 방사선이나 미소중력 같은 우주비행사에 대한 위험을 줄이고 화성 탐사 미션에서 가장 큰 과제인 물류 장벽도 줄일 수 있다. 지구와 화성간 고속 운송 시스템이 수립되면 화성 인프라 구축이 가속화되고 화성으로 오는 우주선을 감속시키기 위한 레이저 어레이를 건설하는 것도 가능할 수 있다.
연구팀은 이 연구는 레이저 열 추진 접근법을 검토한 것이었고 레이저 기술 자체는 진정한 게임 체인저라며 앞으로 우주 탐사에서 레이저 존재감이 늘어날 것으로 전망했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.