달을 전자레인지로 돌리면 우주 진출에 도움이 될 수 있다

NASA

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NASA의 아르테미스 임무(Artemis Missions)가 시작되고 다른 국가의 달 탐사 노력이 증가함에 따라 인류의 달 복귀가 가까워진 것 같습니다. 그러나 영원히 달에 머무르려면 여전히 개발 중인 새로운 접근 방식과 기술이 필요합니다. 연구 분야 중 하나는 달 기지 건설의 세부 사항에 초점을 맞추고 있으며, 새로운 논문에서는 우주선을 위한 경제적으로 타당성 있는 착륙장을 구축할 수 있는 방법을 자세히 살펴보고 있습니다.

최근 New Space 저널에 발표된 "The Cost of Lunar Landing Pads with a Trade Study of Construction Methods"라는 제목의 NASA 자금 지원 연구는 달 먼지가 발사 또는 발사 중에 빠른 속도로 소용돌이치는 조건에서 건설의 어려움을 분석했습니다. 로켓의 깃털 속도를 늦출 공기가 없기 때문에 착륙합니다. 달에 건설할 때의 또 다른 어려움은 엄청난 운송 비용을 감안할 때 자재와 필요한 장비를 달 위로 구하는 것입니다.

방산 및 우주 제조 회사인 Cislune이 플로리다 대학(UCF) 및 애리조나 주립 대학의 연구원들과 함께 수행한 연구에서는 달 착륙장을 만드는 가장 쉽고 경제적인 방법은 소결을 활용하는 것이라고 결론지었습니다. 마이크로파를 사용하여 토양을 녹이는 동시에 선광 또는 분류 기술을 사용하는 방법입니다.

이 접근 방식에 도달하기 위해 연구원들은 내부 및 외부 랜딩 패드 링의 다양한 조합을 연구하는 네 가지 구성 방법을 연구했습니다. 달까지의 운송 비용이 킬로그램당 $100,000(또는 파운드당 약 $45,000) 이상인 경우 소결이 가장 저렴한 방법인 것으로 밝혀졌습니다. 연구에 따르면 UCF가 개발한 선광 기술을 사용하면 자기장을 사용하여 가장 전자레인지에서 사용할 수 있는 광물을 표면으로 끌어올 수 있으므로 비용 절감 효과가 더욱 커질 것입니다. 선광은 UCF 과학자들이 가장 전자레인지에 사용할 수 있는 광물 중 다수가 가장 자성을 띠는 사실을 발견했다는 사실을 활용하여 작동합니다. UCF 플로리다 우주 연구소의 행성 과학자이자 연구 논문의 공동 저자인 Philip Metzger 박사는 보도 자료에서 "자화율"을 기준으로 입자를 분류하면 마이크로파 흡수를 70~80% 향상시킬 수 있다고 밝혔습니다.

건설 과정에는 로버가 달 토양을 퍼내고 자기장을 사용하여 분류한 다음 토양을 다시 표면에 놓고 마이크로파로 녹이는 작업이 수반됩니다.

Interesting Engineering(IE)은 작업에 대한 자세한 내용을 알아보기 위해 Metzger 박사에게 연락했습니다. 다음 대화는 명확성과 흐름을 위해 약간 편집되었습니다.

메츠거 교수: 마이크로파 소결을 위해서는 먼저 표면 불도저 작업 및 경사 작업을 포함하여 현장 준비 작업을 수행할 수 있는 능력이 필요합니다. 둘째, 전자레인지 공정에 충분한 전력을 확보하려면 발전 장비가 필요합니다. 달에 전달되는 태양광 시스템이나 원자력 시스템에서 전력을 얻을 수 있습니다. 셋째, 고효율 소결을 위해서는 먼저 달 표면의 토양을 선광해야 하며, 자기장을 사용하여 모래 알갱이를 자력에 따라 분류해야 합니다.

전자레인지를 사용하기 전 토양을 자석으로 분류하는 기술은 우리가 이곳 센트럴 플로리다 대학에서 혁신한 특허 발명품입니다. 에너지 수요를 70~80%까지 줄일 수 있는데, 이는 엄청난 수치입니다. 이 과정을 수행하는 장치는 약 20cm 두께의 토양층을 퍼 올려 큰 자석 위에 올려 놓아 토양 입자가 자기 민감도에 따라 다른 상자에 떨어지도록 해야 합니다. 그런 다음 입자는 다시 흘러나와 달 표면에 층을 이루며, 자성이 적은 입자가 먼저 아래로 내려가고 자성이 강한 입자가 그 위로 올라갑니다. 이는 대부분의 마이크로파 에너지가 우리가 소결하려는 최상층에 흡수되도록 보장합니다.

넷째, 더 압축하기 위해 토양 위에 장치를 굴려야 할 수도 있지만 이 단계가 필요한지 확인하려면 추가 연구가 필요합니다. 다섯째, 부엌에 있는 것과 매우 유사한 간단한 전자레인지 장치를 사용하여 토양이 약간 녹을 때까지 전자레인지를 흙에 직접 보냅니다. 그리고 그게 다야!