이번 주 우주 왕복선은, NASA로부터 우주 비행사의 소변을 산소로 바꿀 수 있는 새로운 장비를 가져가 설치함으로써 국제 우주정거장에 신선한 공기로 호흡할 수 있는 방안을 마련해주는 임무를 수행할 것이다.
NASA의 산소생성 시스템(Oxygen Generation System, OGS)은 본질적으로 러시아의 일렉트론(Elektron)을 그대로 모방한 장비이다. 일렉트론은 전기분해방식을 사용하여 정화된 소변을 호흡가능한 공기로 바꿔주는 장비로, 지난 6년 동안 우주 정거장에서 사용되어 왔다. 전문가들은 이번 OGS의 설치가 기존 시스템에 중요한 지원을 제공할 것이며 심우주 탐사와 우주 건설을 위한 수단이 될 수도 있는 기술을 평가하는 기회가 될 것이라고 말한다.
항공 엔지니어 겸 아마추어 우주 역사학자인 로버트 애시(Robert Ash)에 따르면, “러시아는 일렉트론을 그 수명이 훨씬 초과될 때까지 최대한 오래 사용하려고 한다. 그러나 일렉트론이 고장 날 경우, 수리되거나 교체될 때까지 대체 산소 공급원이 있어야 한다. 여분의 산소 공급원이 있으면, 지원 능력을 강화하고 안전을 보강할 수 있다. 게다가 미국 OGS의 사용 인원은 3명에서 6명으로 증가될 것이다. 그러나 장기적으로 볼 때 무엇보다 중요한 이유는 공기와 물의 재활용 여부가 향후 미국의 달과 화성 탐사의 관건이 된다는 점이다. 이런 점에서 볼 때, 우주 정거장은 실질적인 조건에서 장비를 테스트하기에 적합한 장소이다.” 현재 우주 왕복선은 냉장고만한 OSG를 운반할 예정이지만, 이 장비는 향후 우주 왕복선 임무에서 소변-물 재생 시스템이 가동되기 전까지는 사용되지 않을 것이다. 이 시스템은 소변이 OGS에 사용될 만큼 깨끗하게 정화되도록 진공 증류 시스템을 사용하여 소변에 용해되어 있는 고체들을 제거할 것이다. 이러한 진공 증류 시스템의 원형이 지난 2003년 1월 우주 왕복선 콜롬비아 호(Columbia)의 마지막 임무수행에서 시험된 바 있다.
이 장비는 장기 우주탐사나 우주 건설에 수반되는 주요 장애물을 해결하는 열쇠가 될 수 있다. 이 문제는, 최근 물리학자 스티븐 호킹(Stephen Hawking)과 전 우주비행사 존 영(John Young)이 인류는 환경 재해로 인한 멸종을 피하기 위해 지구를 탈출할 계획을 세워야한다고 주장한 이후로 크게 주목을 받고 있다.
산소를 우주로 운반하는 것은 막대한 비용이 드는 복잡한 문제이다.
인간의 몸은 매일 약 700그램의 산소를 필요로 한다. 3주 미만의 우주 탐사 임무를 수행할 경우, 가장 좋은 방법은 커다란 용기 몇 개에 액체산소를 넣어가는 것이다. 그러나 우주 정거장에서 체류하는 것과 같이 장기적인 임무를 수행할 경우, 산소를 액체상태로 보존하기 위해 영하 183도 이하의 온도를 유지하는 것은 실용적인 방법이 아니다. 게다가 지구에서 싣고 가는 산소는 전부 적재물이 된다. 즉, 산소를 싣지 않으면 그만한 무게의 다른 무언가를 실을 수 있다는 얘기다.
애시에 따르면 러시아는 1970년대에 살류트(Salyut) 우주 정거장에서 고체 연료 산소 발생기(Solid Fuel Oxygen Generator) 즉, SFOG(‘에스포그’라고 읽는다)를 사용하기 시작했다. 참고로 SFOG는 비핵 잠수함에서 산소를 생성시킬 때에도 사용되었다. SFOG의 용기에 과염소산리튬을 채운 후 점화하면 산소 심지가 강력한 불꽃을 일으키면서 약 790그램의 산소를 방출하며, 산소 심지가 모두 타고 나면 염화리튬 재가 남는다. 이 시스템은 대체로 지극히 안전한 것으로 알려져 있지만, 1997년 2월 23일 미르(Mir) 우주 정거장에서 SFOG 한 대에 문제가 일어나 통제할 수 없는 불길이 일었고, 이 불은 약 15분간 지속되었다.
우주비행사 제리 린넨저(Jerry Linenger)는 미르에서 돌아온 직후 한 인터뷰에서 “60센티미터 높이의 불꽃이 치솟았다”고 말했다. 그 불은 자체 산소 공급원이 있었기 때문에 꺼질 리가 없었고, 리넨저와 그의 지휘관인 발레리 코르준(Valeri Korzun)이 할 수 있는 일은 온도를 최대한 낮게 유지하기 위해 가까운 덮개문에 소화기를 분사하고 문이 내려앉지 않기를 기도하는 것뿐이었다.
러시아 조사관들은 이 사건이 밀봉 상태 이상 때문에 발생한 것이며, 1,000개의 성냥에 불을 붙였을 때 그 중 하나가 사람에게 화상을 입힐 수 있는 것처럼 우연한 사고였을 뿐이라고 믿고 있다. SFOG는 지금도 국제 우주정거장에서 산소 공급원으로 계속 사용되고 있다.
SFOG에 대한 대안으로 압축공기용기에 산소를 담아 우주 정거장으로 운반하는 방식이 등장했지만, 부피가 큰 탱크는 무거울 뿐 아니라 많은 양의 산소를 운반할 수도 없었다. 러시아의 일렉트론은 1980년대 중반 미르에서 사용된 이후 보다 나은 해결책으로 입증되었다. 스쿠버 탱크만한 일렉트론은 우주 정거장의 폐수를 전기분해하여 산소와 수소로 분리한다. 그런 다음 산소는 우주선 내에 남고 수소는 선체 밖으로 버려진다.
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