400km 우주 상공에서 종이비행기 날렸더니…
종이로 만든 종이비행기를 국제우주정거장(ISS)에서 던지면 어떻게 될까? 이 궁금증을 해결한 일본 도쿄대학 연구진의 논문이 공개돼 주목되고 있다고 IT매체 기가진, 사이언스얼랏 등 외신들이 10일(현지시간) 보도했다. 해당 논문 제목은 '지구 대기권 재진입 시 종이 비행기의 역학'이다. 해당 연구는 우주개발 분야 국제 학술지 '악타 아스트로노티카(Acta Astronautica)'에 실렸다. 연구진은 ISS에서 종이 비행기를 던졌을 때 어떤 일이 일어나는지를 시뮬레이션 하기 위해 A4 크기 알루미늄과 종이를 결합한 소재로 종이비행기를 만들었다. 이후 약 400km 상공에서 공전하는 ISS의 환경을 재연하기 위해 ISS와 비슷한 속도인 초속 7.8km로 종이비행기를 날리기로 결정했다. 연구진은 이번 연구를 통해 종이 비행기의 궤도가 얼마나 빨리 감소하는지, 비행기의 자전 방향과 비행 방향의 차이가 얼마나 되는지, 비행기가 대기권을 통과할 때 얼마나 많은 열을 견뎌낼지를 살펴봤다. 그 결과 종이비행기가 처음에는 놀라울 정도로 잘 날았다. 해당 속도로 종이 비행기를 날릴 경우 그대로 찢어질 것 같지만, 고도 400km에서는 대기가 두껍지 않아 큰 피해를 입지 않았다. 실제로 400~120km 고도까지는 공기가 부족해 비행기가 비교적 안정적으로 유지된다. 하지만 공기 저항을 얼마나 잘 뚫고 나갈 수 있는 지를 나타내는 탄도 계수가 낮아 매우 느린 속도로 하강했다. 때문에 종이비행기는 약 3.5일 만에 지구 대기권인 120km까지 하강할 것으로 예상됐다. 풍동 실험 결과, 종이 비행기는 대기권을 통과하는 동안 약간의 변형만 있는 것으로 나타났다. 하지만, 열로 인한 손상은 막을 수 없었다. 연구팀은 "초음속 풍동 시험 결과와 시뮬레이션에 따르면, 대기 진입 시 우주 평면에 작용하는 표면력은 심각한 변형을 일으키지 않을 것으로 예상된다"며, "하지만 종이 우주비행기는 몇 분 간 10W/cm² 정도의 심각한 공기역학적 가열을 경험한다. 따라서 대기 진입 시 연소 또는 열분해가 발생할 것으로 예상된다"고 밝혔다. 연구팀은 "종이 우주 비행기는 공기가 희박한 대기에서 공기 저항에 아주 민감하게 반응하기 때문에 대기 밀도 측정을 위한 수동 탐사기로 활용될 수 있을 것으로 보인다"며, “종이 비행기의 비용이 매우 저렴하기 때문에 여러 대를 동시에 배치하고 일정한 간격으로 반복해 동시 분산 측정을 할 수 있다"고 설명했다.
