우주왕복선이 출발할 때의 무게는 2,000톤에 달한다. 이중 궤도선과 적재화물을 합친 100톤을 제외한 나머지 대부분은 우주선 연료의 무게다.연료로 쓰이는 액체수소와 산화제인 액체산소는 우주선의 출발부터 우주 궤도 순항, 착륙까지를 책임지는 중요한 물질. 그렇다면 더 작고, 더 가벼운 우주선은 어떻게 만들 수 있을까?
최근 미국 플로리다대 로드니 바틀렛 교수 등의 연구진은 고체질소를 이용하면 지금보다 로켓 연료의 효과를 두 배로 높일 수 있다고 영국의 과학잡지 네이처에서 주장했다. 이 주장대로라면 현재의 우주선 무게를 반으로 줄일 수 있는 것이다.
이들이 주목한 물질은 ‘N5+N5-‘로 알려진 질소의 새로운 형태. 이 원자들은 5개씩 그룹을 이뤄 서로 연결된 것이다. 절반은 플러스의 성질, 절반은 마이너스의 성질을 가져 안정된 상태이면서 액체수소에 비해 에너지는 2배가 크다.
그러나 현재까지는 3년 전에 만들어진 N5+부분밖에 존재하지 않는다. N5+는 질소원자 다리로 연결된 두 개의 질소 분자로 구성된 사슬 모양이다.
이탈리아 볼로냐대 로라 가그리와디 교수는 “아직 만들지 못한 N5-는 이미 존재하는 탄소 링의 형태와 유사할 것”이라며 “티타늄과 지르코늄 같은 금속 원자를 가운데에 끼워넣은 형태가 될 것”이라고 예측됐다.
질소는 이미 로켓 연료와 TNT와 같은 폭약으로 오랫동안 연구돼 왔다. 그 이유는 질소 가스가 상당히 안정적이기 때문이다.
이번 연구가 성과를 낳는다면 우주 탐험에 획기적인 계기가 될 전망이다.
정상원기자
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