美나사가 아폴로 달 착륙을 슈퍼컴으로 재현한 이유

미항공우주국 나사(NASA)는 아르테미스 계획 일환으로 여러 유인 미션을 예정하고 있으며 달 표면에 주목하고 있는 민간 달 착륙기도 시동을 걸고 있다. 하지만 나사는 우주선을 보내기 전에 먼저 이런 미래 달 착륙선이 달 표면에 미치는 영향을 이해하려 한다. 이를 위해 앞으로의 미션을 위해 엔진이 내뿜는 연기 기둥(plume)이 달 환경에 미치는 영향을 예측하는 새로운 소프트웨어 도구를 개발했다고 최근 발표했다.

이 소프트웨어로 1969년 11월 19일 달 표면에 착륙한 아폴로12호 착륙선 시뮬레이션을 만들어 미국 캘리포니아주 실리콘밸리 나사 제임스연구센터에 있는 슈퍼컴퓨터 플레이아스(Pleaides)로 실행 중이다.

착륙선이 달에 터치다운하면 달 중력에 대항해 땅에 착륙하는 걸 제어하려면 엔진이 점화된다. 엔진은 달 표면을 향해 고온 가스를 초음속으로 방출하고 먼지와 암석 파편이 튀어나온다. 나사에 따르면 이 먼지 구름이 시야를 차단해 내비게이션이나 착륙선에 탑재된 기기류에 간섭 현상을 일으켜 착륙선과 부근 하드웨어에 손상을 줄 수 있다고 한다. 연기 기둥은 달 자체 표면을 깎아버릴 가능성도 있다.

이런 위험은 아폴로 계획 시대에는 기록되지 않았지만 아르테미스 계획용으로 개발되고 있는 착륙선은 더 커진다. 이 때문에 착륙 지점 지면을 깎아 크레이터를 형성해버릴 위험성도 커져 착륙 지점 안정서잉 손상되어 버릴지도 모른다.

개발팀은 슈퍼컴퓨터를 사용해 달 표면과 상호 작용하는 아폴로12호 착륙선 엔진 연기 기둥과 착륙할 때 발생한 것으로 예측되는 침식을 시각화했다. 나사는 엔진이 꺼지기 전 하강 나머지 30초 시뮬레이션은 연기 기둥이 평평한 계산면에 미치는 힘을 보여준다고 설명한다.

애니메이션에선 예측된 전단 응력 격렬함이 일러난 방사형 패턴으로 표시된다. 낮은 전단 응력은 진한 보라색, 높은 전단 응력은 노란색으로 강조되고 있다고 한다. 새로운 소프트웨어는 엔지니어가 연기 기둥과 표면 상호 작용에 대한 이해를 높이는데 도움이 될 것이라고 밝히고 있다. 미래 달 미션에서 크레이터 형성과 시야 불량 예측에 사용되고 있으며 나사는 미래 달 착륙 미션을 할 때 우주선과 승무원 위험을 최소화하는데 도움을 줄 수 있다는 것이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.