NASA, 2028년 12월 화성행 핵추진 우주선 'SR-1 Freedom' 공개

• NASA가 핵분열 원자로로 전기를 만들어 이온 추력기를 돌리는 우주선 Space Reactor-1 Freedom(SR-1 Freedom)을 발표했음. 2028년 12월 발사 예정이고, 인류 최초로 지구 중력권을 벗어나는 핵추진 우주선이 됨

• 핵심 기술은 핵전기추진(NEP)임. 1960년대 NERVA처럼 원자로에 극저온 수소를 때려넣어 추력을 얻는 핵열추진(NTP)이 아니라, 20kW급 핵분열 원자로에서 전기를 생산해서 제논 이온 추력기를 구동하는 방식임

하드웨어는 이미 있다

• 기존 Lunar Gateway용으로 만들어둔 PPE(Power and Propulsion Element) 모듈을 화성 미션으로 전용함. 이 모듈은 이미 제작 완료되어 전원 투입까지 마친 상태임. 사실 PPE는 이전에 취소된 소행성 궤도변경 미션용으로도 개발됐었는데, 벌써 두 번째 재활용인 셈

• 원자로 연료는 고농축 저농축 우라늄(HALEU)과 이산화우라늄이고, 탄화붕소 방사선 차폐체로 감싸져 있음. 열에너지를 전기로 바꾸는 건 폐쇄형 브레이턴 사이클 열기관이 담당함

화성에서 뭘 하나

• Skyfall이라는 과학 탑재체가 핵심인데, Ingenuity 급 헬리콥터 3대를 싣고 감. 원래 Ingenuity는 5회 비행용으로 설계됐는데 3년간 72회 날았던 그 헬리콥터임

• 이 헬리콥터들은 대기권 진입 후 공중에서 투하되어 스스로 착륙함. 기존 큐리오시티 같은 스카이크레인 방식이 아니라는 점이 흥미로움

• 착륙 후에는 지하 투과 레이더(GPR)로 지하수 지도를 만드는 게 주 임무임. 미래 화성 기지를 위한 현지 자원 활용(ISRU)의 기초 데이터를 수집하겠다는 것

일정이 상당히 빡빡함

• 개발 시작은 3개월 후, 본격 설계 및 하드웨어 개발은 6월부터. 2028년 1월까지 조립·통합·테스트 준비 완료, 10월에 발사장 도착, 12월 발사. 총 2년 반도 안 되는 일정임

• 발사체는 아직 확정 안 됐지만, PPE가 원래 SpaceX Falcon Heavy(완전 소모형) 발사 계약이 있었음. Falcon Heavy의 화성 투입 능력이 16,800kg인데 PPE 질량이 약 5,000kg이라 원자로와 탑재체 실을 여유가 충분함

• 발사 후 수시간 내 태양전지판 전개 → 48시간 내 핵분열 원자로 가동 → 약 1년 후 화성 도착이 전체 운용 시나리오(CONOPS)임