미국 항공우주국(NASA)이 화성의 희박한 대기 환경에서도 안정적으로 비행할 수 있는 차세대 헬리콥터 개발에 속도를 내고 있다.

우주과학매체 스페이스닷컴은 NASA가 미래 화성 탐사에 활용할 차세대 회전익 항공기 기술 시험을 성공적으로 마쳤다고 최근 보도했다.

보도에 따르면 지난 3월 NASA 제트추진연구소(JPL) 연구진은 차세대 화성 드론에 적용될 신규 로터(회전날개) 설계 시험을 완료했다. 연구팀은 실험용 헬리콥터 날개를 초고속으로 회전시켜 날개 끝부분 속도가 마하 1을 넘어서는 수준까지 끌어올리는 데 성공했다.

이번 시험은 화성의 희박한 대기 환경을 재현하기 위해 저밀도 이산화탄소를 채운 특수 챔버 안에서 진행됐다. 연구진은 총 137차례 테스트를 통해 다양한 데이터를 확보했으며, 이를 바탕으로 향후 기체의 양력을 최대 30%까지 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.

NASA는 양력 향상을 통해 미래 화성 헬리콥터가 더 무거운 과학 장비와 대형 배터리를 탑재한 채 더 먼 거리를 비행할 수 있을 것으로 보고 있다.

앞서 NASA는 2021년 4월 19일 인제뉴어티 헬리콥터를 통해 인류 최초의 외계 행성 동력 비행에 성공한 바 있다. 인제뉴어티는 화성의 극도로 희박한 대기에서도 헬리콥터 비행이 가능하다는 점을 입증하기 위해 제작된 시험용 기체였다. 당초 인제뉴어티는 단기간 시험 임무만 수행할 예정이었지만, 실제로는 약 3년 동안 총 72회 비행에 성공하며 NASA의 예상을 크게 뛰어넘는 성과를 기록했다.

인제뉴어티가 기술 실증 목적에 가까웠다면, 현재 개발 중인 차세대 화성 헬리콥터는 본격적인 과학 탐사를 목표로 설계되고 있다는 점이 가장 큰 차이다.

알 첸 JPL 화성 탐사 프로그램 책임자는 성명을 통해 “NASA는 인제뉴어티 헬리콥터로 놀라운 성과를 거뒀다”면서 “차세대 항공기에는 화성에서 훨씬 더 많은 임무 수행 능력을 요구하고 있다”고 밝혔다.

연구진은 시험 과정에서 3개의 날개를 장착한 로터를 특수 챔버 내부에서 고속 회전시켰고, 날개 끝 속도가 마하 1.08에 도달했을 때도 구조적 이상이 발생하지 않았다고 설명했다.

NASA는 이와 함께 오는 2028년 12월로 예정된 차세대 화성 헬리콥터 임무 ‘스카이폴(SkyFall)’용 신규 로터 설계도 시험했다. 스카이폴 임무는 차세대 화성 헬리콥터 3대를 화성에 보내는 프로젝트다.

새롭게 시험된 로터는 날개 수를 2개로 줄이는 대신 길이를 늘린 설계가 적용됐다. NASA는 이를 통해 분당 회전수(RPM)를 낮추면서도 기존과 비슷한 음속 수준의 속도를 구현할 수 있었다고 밝혔다. NASA는 "이번 시험에서 확보한 데이터가 현재 스카이폴 미션 설계 사양에 반영되고 있다"고 설명했다.

관련기사

NASA 에임스 연구센터 공기역학 전문가 샤나 위드로우-메사는 "이번 로터 시험 성공은 더욱 까다로운 환경에서도 차세대 비행체 운용 가능성을 입증한 중요한 진전"이라고 평가했다.

스페이스닷컴은 이번 기술 발전이 향후 화성 탐사의 범위를 크게 넓혀줄 것으로 전망했다. 특히 차세대 화성 헬리콥터는 기존 이동형 로버가 접근하기 어려운 험준한 지형이나, 궤도선으로 세밀한 조사가 힘든 지역까지 직접 비행하며 과학 탐사를 수행할 수 있을 것으로 기대된다고 전했다.