과학자들이 우주정거장 연구 대폭 강화를 주장하는 이유

우주정거장에 곧 상업 기지가 등장하면서, 향후 10년간의 우주 연구의 큰 방향을 결정하는 발표에서는 "우주 연구의 범위와 속도가 가속화되어야 한다"라는 주장이 나오고 있습니다. 국제우주정거장의 목적은 무엇입니까? 어떤 사람들에게는 지금까지 건설된 구조물 중 가장 비싼 구조물인 해당 역이 엔지니어링의 승리를 상징합니다. 또한 20년 이상 연속으로 우주 비행사를 유치해 전쟁 중에도 국제 파트너십의 끈질긴 끈기를 보여줬고, 아직 인간을 달에 보낼 여력이 없는 우주 기관에 목적지를 제공했습니다. 그러나 플로리다 대학의 생물학자인 로버트 J. 펄에게 국제우주정거장은 이제 막 활용되기 시작한 독특한 실험실입니다.

 

1998년에 정거장의 첫 번째 구성 요소가 발사된 이후, 연구자들은 뒤바뀐 우주 환경이 단백질 결정화에서 연소에 이르기까지 모든 것에 어떤 영향을 미치는지 이해하기 위해 그곳에서 3000회 이상의 실험을 수행했습니다. 그러나 우주에 대한 접근이 점점 더 저렴해지고 국제우주정거장에 대한 상업적인 교체가 임박함에 따라 펄은 연구 수가 극적으로 증가하기를 바라고 있습니다. 그는 오늘 나사의 인간 우주 탐사 목표를 진전시킬 수 있는 기초 연구와 과학을 모두 제공하기 위해 국제우주정거장 및 다른 곳에서 생물학 및 물리 과학에 대한 나사의 자금 지원을 10배 확대할 것을 요구한 75명의 과학자 중 한 명이었습니다. 국립 과학, 공학, 의학 아카데미가 감독하는 패널의 공동 의장을 맡은 펄은 "우주로의 이동이 절대적으로 크며 이를 위해서는 엄청난 양의 과학이 필요하다"라고 말했습니다. 2011년 이후 처음으로 우주 연구에 대한 결과로 나온 '10년 조사'는 국제우주정거장과 미래 우주 정거장을 어떻게 사용해야 하는지에 대해 나사와 의회에 우선순위를 부여합니다.

 

보고서는 현재 이 작업의 대부분을 감독하고 있는 나사의 생물물리과학부가 해당 기관의 우주 탐사 노력에서 수행할 것으로 예상되는 중요한 역할에 비해 심각하게 자금이 부족하다는 사실을 발견했습니다. 생물물리과학부는 현재 연간 8,500만 달러를 받고 있는데, 이는 나사의 행성 과학 부서에 할당된 32억 달러의 3%에도 못 미치는 수준입니다. 필요한 과학 연구자 기반을 지원하기 위해 패널은 생물물리과학부가 10년이 끝나기 전에 매년 약 10억 달러가 필요할 것으로 추정합니다. 이 보고서는 인간의 우주 비행 능력의 엄청난 변화와 일치합니다. 나사의 아르테미스 프로그램은 화성으로 가는 길에 인간을 달로 돌려보낼 것을 약속합니다. 로켓 회사들은 사람과 하드웨어를 지구 저궤도로 이동시키는 데 드는 비용을 낮췄습니다.

 

그리고 나사는 2030년에 은퇴할 때까지 국제우주정거장의 일부를 상업 연구 및 관광에 사용하고 정거장의 후임자를 관리하도록 민간 이익을 장려하고 있습니다. 2021년에 나사는 나사의 우주비행사가 개인 연구원 및 우주 관광객을 포함한 다른 임차인과 함께 방문할 상업용 우주 정거장에 대한 개념을 개발하기 위해 3개 회사에 4억1500만 달러 이상을 지원했습니다. 우주정거장을 개발하는 세 회사 중 하나인 보이저 스페이스의 우주정거장 전략 이사인 데이비드 마쉬는 "우리는 향후 10년간 우주 연구 발표를 적극적으로 기다리고 있다. 왜냐하면 우선순위가 상업용 우주정거장에 탑재되는 많은 하드웨어를 구동할 것이기 때문이다"라고 말했습니다.

 

이외에도 중력 자체도 조사할 가치가 있습니다. 우주 정거장은 미세 중력(궤도에서 자유 낙하에 따른 명백한 무중력 상태)의 효과를 테스트하기 위한 고유한 장기간 조건을 제공합니다. 예를 들어, 일부 연구자들은 식물이 중력을 감지할 수 없을 때 기계적 변형에 어떻게 반응하는지 정확하게 알아내기 위해 노력한 반면, 다른 연구자들은 표면 장력이 지배적일 때 유체의 거동을 조사했습니다. 텍사스 칼리지스테이션 대학의 기계 엔지니어이자 10년 멤버인 데비요티 바네르지는 "중력에 의해 가려진 것들이 많이 있다"라고 말합니다. 패널은 행성 과학을 위한 2022년 10년 조사에서 권장되는 천왕성 궤도선을 포함하여 미래의 우주 임무에 원자 및 광학 시계를 보내는 주요 다기관 계획을 세웁니다. 동기화되면 이 네트워크는 지구 기반 실험보다 최대 100,000배 높은 감도로 태양계 전체의 시공간 곡률을 측정하여 중력 이론을 테스트할 수 있습니다.

 

나사의 생물물리과학 부서는 기초 과학에만 초점을 맞추는 것이 아닙니다. 그 임무는 인간의 우주 탐사를 가능하게 하는 것이기도 합니다. 이 두 번째 문제를 해결하기 위해 조사에서는 나사 우주선 임무 규모에 따라 연간 1억 달러에서 4억 달러 사이의 비용이 드는 야심 찬 지상 및 우주 기반 연구 캠페인 지출에 대부분 집중할 것을 요구합니다. 한 번에 몇 년 동안 깊은 우주에서 승무원을 생존시킬 수 있는 생명 기반 시스템을 구축하는 데 필요한 기본 과학을 수집할 것입니다. 예를 들어, 보고서는 우주선 생물반응기가 조류, 박테리아, 곰팡이를 활용하여 의약품과 바이오플라스틱용 전구체 화합물을 생산할 수 있는 방법을 연구할 것을 제안합니다. 다른 하나는 폐기물 제로 재활용 방법과 달과 다른 곳에서 토지에서 살아가는 데 필요한 기술에 대한 연구를 강화할 것입니다.

 

무엇보다도 보고서는 달 토양과 같은 원시 행성 물질로 3D 프린팅 물체를 만드는 방법과 제품이 계속해서 공급 원료로 재활용될 수 있는 방법을 연구할 것을 제안합니다. 패널은 또한 나사가 스페이스X의 드래곤 2호 로켓 중 하나와 같은 은퇴한 국제우주정거장 승무원 캡슐을 수십 마리의 쥐가 서식할 수 있는 서식지로 개조하는 것을 조사할 것을 권장합니다. 이 우주 비행사는 90일 동안 지구의 자기장이 약하고 태양 복사와 우주 방사선으로부터 거의 보호되지 않는 극지방을 공전하는 임무를 수행하게 됩니다. 이 임무를 통해 연구자들은 유전적으로 다양한 대규모 포유류 개체군이 어떻게 미세중력과 높은 방사선량에 동시에 대처하는지 연구할 수 있게 되었습니다. 이는 미래의 승무원들이 화성으로 가는 길에 직면하게 될 상황과 유사한 조건입니다.

 

이번 조사에서는 우주에 대한 더 많은 연구가 필요할 뿐만 아니라 더 빠른 속도로 수행되어야 한다고 요구하고 있습니다. 최근까지 국제우주정거장에서 실험을 시작하려면 수년간의 계획이 필요했으며 샘플을 지구로 가져오는 데 거의 오랜 시간이 걸렸습니다. 많은 국제우주정거장 실험은 복제 및 후속 작업 기회가 거의 없이 일회성으로 끝났습니다. 연구원들이 국제우주정거장에서 생명공학 실험을 설계하고 실행하는 데 도움을 주는 미국 텍사스 휴스턴 회사의 설립자이자 최고경영자인 올리비아 가메즈 홀츠하우스는 "내 생각에는 우주정거장에서 과학이 수행되는 방식은 실제로 실패를 대비한 것이다"라고 말합니다.

 

그러나 로켓의 화물 적재 용량이 증가하고 발사 속도가 증가함에 따라 과학을 신속하게 수행하는 것이 더 쉬워졌습니다. 또한 나사의 생물물리과학 부서는 과학자들을 우주로 보내 스스로 연구를 수행할 수 있도록 충분한 자금을 모색하고 있습니다. 나사의 생물물리과학부 이사인 리사 카넬은 과학 학술지에 보낸 이메일에서 "우리는 우주에서 더 빠르게 실험을 수행해야 한다”라며 "우리는 실험을 완전히 완료하고 이해하는 데 10년이 걸리는 유지 패턴을 가질 수 없다"라고 적었습니다. 코넬 대학의 연구 및 혁신 부사장인 10년 공동 의장인 크리스틴 반 블리엣는 이러한 가속화된 속도가 국제우주정거장을 넘어 상업 기지까지 이어지기를 기원하며, "향후 10년은 발견과 변화로 가득 차게 될 것이다"라고 말했습니다.