관바의 일상: 하야부사(はやぶさ Hayabusa. 정식명칭 : MUSES-C)의 귀환

일본이 발사했다고 한게 2003년.. 그리고 2005년에 착륙. 중간에 로켓엔진의 고장으로 소실되는 듯 했으나 끈질긴 노력 끝에 겨우 도착한 탐사선 하야부사.

사실 큰 관심은 가지지 않았지만 몇가지 블로그를 통해 이것이 물건이라는 것을 알게 되었다.

이온엔진이 그것이다.

이온엔진- 심우주 비행을 위해 핵추진 엔진과 더불어 유력한 엔진으로 생각되어지는 엔진이다.

이것을 이용하다니!! 일본인이란!

일단 다음글을 읽어보자.

출처 : http://www.aric.or.kr/trend/history/content.asp?idx=1603

2003년 5월 9일, MUSES-C를 탑재한 M-V 로켓 5호기는 굉음과 함께 창공으로 사라져 갔다. 지구를 1주하고 카고시마 국에서 또다시 전파를 포착했을 때는 「하야부사」라고 하는 새로운 이름이 붙어 있었다. 15년간에 걸쳐 연구 개발한 마이크로파 방전식 이온엔진 μ-10 (뮤텐)이, 드디어 "우주탄생 (space-borne)" 이 된 순간이다. 5월 말부터 신중하게 1대씩 플라즈마 점화, 이온 가속을 시행하였다. 통신파의 도플러 시프트에서, 이온 엔진에 의해 「하야부사」가 가속되어 속도가 변화하는 모습을 실시간으로 확인할 수 있는 것은 뜻밖의 기쁨이었다. 시험 조정이 종료되고, 7월부터는 지구에서 실시간 감시 없이 24시간 연속으로 가속을 계속하는 순항 운전이 시작되었다. 연말연시 휴가 기간을 사이에 두고 2004년 2월말에는 작동 적산시간 1만 시간 unit을 달성했다.「하야부사」는 2004년 5월경에 지구 노조미를 스윙바이 하는 궤도를 확보하게 된다. 이때 지금까지 이온 엔진에 의해 가속했기때문에 속도 벡터를 목적 천체인 소혹성 "ITOKAWA" 방향으로 구부렸다. 그 후 가속을 계속하고 2005년 가을, ITOKAWA에 도착할 계획이다.

뭐 대충 요약하면 이온엔진에 있어서 일본이 앞서고 있다.. 그정도 되겠다.

이온 엔진의 효용성에 대해서는 다음에 자세히 나와있다.

우주에서 추진하기 위해서는 질량을 방출 (제트 분사)한 그 반동을 이용한다. 보다 멀리 나가기 위해서는, 보다 강한 제트가 필요하다. 제트의 강도는 방출질량 (추진제량)과 분사 속도의 곱이다. 우주는 진공에서 흡입한 것이 아니기 때문에, 추진제는 사전에 모두 건을 지참하지 않으면 안된다. 하지만 그 외 화물을 내리게 하지 않는 한, 이제 이것 이상은 우주기에 밀어 넣을 수는 없다.

거기에 추진제의 양을 늘리는 대신에 빠른 제트를 만드는 것이다. 지금까지 hydrazine thruster의 분사속도는 시속 3km였지만, 이온 엔진은 그 10배인 초속 30km을 발생할 수 있다. 이처럼 분사 속도가 빠른 것을 「고비추력」이라고 한다. 가벼운 기체에 고비추력 엔진이 탑재되면 점 점 멀리로 비상할 수가 있다.

그림2에는 지금까지 우주과학연구본부 (구 우주과학연구소)가 발사한 인공위성과 로켓의 연료 (추진제) 중량 점유율과 궤도 변환 능력을 나타낸다. 「하야부사」이전의 우주기 시스템은 모두 hydrazine thruster를 이용하고 있었기 때문에, 연료는 우주기 전체의 중량 50%에 달하는 것에도 불구하고, 궤도 변환능력은 1km/s 전후였다. 그런데 이온엔진을 탑재한 「하야부사」에는 추진제는 단 13%이기에, 4m/s도 발생할 수 있다. 이 수치는 발사 로켓 1스테이지분의 궤도변환능력을 능가하고 있는 것을 알 수 있다. 로켓에 의해 우주로 방출된 후는 관성으로 관성 비행하는 지금까지의 인공위성과는 달리, 「하야부사」는 스스로 궤도변환하여 목적 방향에 항행하는 것이 가능한 「우주선」인 것이다. 그 주추진 · 원동력이야말로 마이크로파 방전식 이온 엔진 μ 시리즈이고, 폰 브라운 선생의 말을 빌리자면 「심우주로의 가두보 (foothold deep space)」라고 할 수 있다.