일본산업뉴스요약

우주에서 ‘선외활동’
JAXA 가나이 우주비행사, 스탠바이OK

“안녕하세요, 우주항공연구개발기구(JAXA)의 우주비행사 가나이 노리시게(金井宣茂)입니다. 2017년 12월부터 국제우주스테이션에 머물고 있으며, 전세계의 연구자로부터 제안 받은 다양한 과학실험이나 우주스테이션의 보수 관련 작업을 매일 실시하고 있습니다”

-- 우주복은 ‘작은 우주선’ --
우주스테이션을 안전하게 유지하는데 빠뜨릴 수 없는 보수∙점검 작업은, 기압이나 공기의 제어를 통해 지상과 똑같은 환경을 유지하고 있는 우주선 안에서만 이루어지는 것은 아니다. 우주선 밖으로 나가 작업하는 경우도 있다. 우주복을 입고 우주스테이션의 우주선 밖에서 하는 작업을 ‘선외활동(EVA)’이라고 한다.

이 우주복은 우주스테이션으로부터 공기나 전력 공급을 받지 않고 독립하여 우주비행사가 활동할 수 있는 시스템으로 되어 있다. 말하자면 ‘소형의 유인우주선’으로서의 기능을 갖추고 있다. 이 때문에 빠르게 입고 간단히 해치 밖으로 나갈 수는 없다.

-- 커지는 신장에 맞춘다 --
현재, 15일에 예정되어 있는 선외활동을 위해 궤도상에서는 조금씩 준비 작업을 추진하고 있다. 우주복은 특대, 대, 중의 사이즈가 있다. 오랫동안 우주에 체재하고 있으면 척추와 척추 사이가 벌어져 키가 커지는 등 체형이 변하는 경우가 있기 때문에 선외활동 전에는 반드시 사이즈를 맞출 필요가 있다.

실제 선외로 나갔을 때와 똑같이 우주복을 입고 내부에 압력을 가하여 손발의 길이가 정확히 맞도록 소매나 옷자락을 늘리거나 줄이거나 한다.

-- 0.3기압, 에베레스트 정상 수준 --
‘우주복에 압력을 가한다’는 의미는 이렇다. 우주복은 외기압보다 약간 높은 압(약 0.3기압)을 항상 유지하도록 내부를 공기(정확히는 순산소)로 가득 채워 인간이 생존할 수 있는 환경을 유지하는 구조로 되어 있다. 우주스테이션 내부에 있을 때는 1기압보다 약간 높은 압이지만 선외의 우주공간으로 나왔을 때의 외기압은 거의 제로기 때문에 우주복 내부는 약 0.3기압으로 유지된다. 이것은 지상을 예로 들면 에베레스트 정상 정도의 기압이다. 공기가 아니라 100%의 산소를 사용하기 때문에 고산병에 걸릴 일은 없다.

우주비행사가 호흡함으로써 줄어드는 산소는 우주복 등쪽에 달린 백팩 안에 있는 산소탱크를 통해 보충한다. 한편, 우주비행사가 내뱉은 이산화탄소는 특수한 흡착 캐니스터로 흡수하는 구조다.

-- 이산화탄소 제거 --
이 캐니스터의 준비도 선외활동을 위한 중요한 준비 작업이다. Bake-out이라는 특별한 가열처리를 함으로써 캐니스터의 내부에 있는 이산화탄소를 밖으로 내보내 다시 사용할 수 있도록 하는 것이다(우주선 내부에 방출된 이산화탄소는 우주스테이션의 생명유지시스템에 의해 제거된다).

산소 탱크와는 별도로 우주복의 등쪽 백팩에는 물탱크가 장착되어 있다. 이것은 장시간 작업 중에 목이 마를 경우를 대비한 것이 아니다.

-- 온도차 120℃ --
우주공간에서는 해가 비치는 장소와 그늘진 장소에서의 온도차가 심하다(양지에서는 120℃, 그늘에서는 영하 120℃정도). 때문에 우주비행사를 보호하기 위해 가는 파이프가 내장된 냉각 속옷에 차가운 물을 흐르게 하여 항상 체온을 식히도록 한다. 체온 상승에 대한 우려가 없는 그늘에서는 냉각 장치를 우회시켜 우주비행사가 추워지지 않도록 온도를 조절할 수 있게 되어 있다.

우주복의 탱크에 비축된 물에 세균이 번식하거나 불순물이 혼입되어 기기가 고장이 나면 위험하다. 정기적으로 요오드로 소독하여 내부의 물에 이상이 없는지 검사하는 것도 선외활동을 위한 준비 중의 하나다.

공기와 물을 순환시켜 인간이 살아가기 위한 환경을 만들기 위해서는 전력이 필요하다. 필요한 전력 생성에는 고성능 배터리를 사용한다. 만일, 우주선 밖에서 활동하고 있을 때에 전력을 잃으면 생명유지장치가 작동하지 않게 된다. 때문에 지금까지의 배터리 사용 횟수나 총사용 시간, 성능의 건전성에 대해서는 엄밀하게 기록, 관리한다. 선외활동을 하는 며칠 전에 컨디셔닝과 충전을 하도록 되어 있다.

선외활동을 며칠 앞두고 있는 지금은 조금씩 계획적으로 준비 작업을 진행하고 있다. 그 작업도 소형 유인우주선이라고 할 수 있는 우주복 기능을 100% 완전하게 발휘시키기 위한 것이다. 위험한 선외활동을 안전하기 하기 위해서 가장 중요한 것은 할 수 있는 준비를 하나씩 확실하게 진행하는 것이다.

-- 중요한 기본 자세 --
이것은 선외활동에만 국한된 이야기는 아니다. 유인 우주활동 전반에 해당하는 말이다. 그러나 이러한 기본 자세는 우주비행사와 같은 특수한 직업에 한정되지 않고 일상 생활이나 업무에 있어서도 중요하다고 생각한다. ‘사전준비가 8할’이라는 말이 있듯이 목적 달성을 위해서는 완벽한 준비가 무엇보다 중요하다. 선외활동의 성공을 위해 확실한 준비를 하고 싶다.

▶선외활동이란: 우주개발 발전을 위해 중요한 역할
국제우주스테이션(ISS)에 장기 체재 중인 JAXA의 가나이 씨는 15일에도 우주선 밖으로 나와 작업하는 ‘선외활동’을 실시한다. 캐나다제인 로봇 팔 ‘Canadarm2’ (SSRMS)의 부품을 교체할 예정이다. ISS에서의 일본인 우주비행사의 선외활동은 2012년 11월의 호시데(星出) 씨 이래 약 5년만이다. 오랜만의 일본인우주비행사의 활동이 주목된다.

선외활동의 메인 미션은 SSRMS의 양 끝에 달린 파지(把持) 기구를 교체하는 작업이다. SSRMS는 01년에 ISS에 운반되어 ISS용 국산물자 보급선 ‘고노토리’의 포착(捕捉) 등에 사용되어 왔다. 열화가 심한 부품을 다른 부품으로 교체하고, 교체한 부품을 ISS에 회수한다. 회수한 부품은 드래곤 보급선으로 지상에 갖고 돌아와 정비한 후 다시 ISS에서 사용할 예정이다.

15일에 실시되는 6시간 반에 걸친 선외활동 미션에서 가나이 씨는 미국인 리더 마크 밴드 헤이 우주비행사의 작업을 지원한다. 또한 NASA 존슨우주센터에서는 호시데 씨가 지상과 우주비행사를 이어주는 교신담당자로서 적절한 타이밍에 작업을 지시하는 등 선외활동을 지원한다. 호시데 씨와 가나이 씨와의 협업도 흥미롭다.

선외활동은 우주비행사가 우주선 밖에서 하는 활동을 말한다. 구조물 조립이나 수리, 과학기기의 조작, 사진 촬영 등을 한다. 세계 첫 선외활동은 1965년에 구소련의 우주비행사 알렉세이 레오노프였다. 일본인의 경우는 97년의 도이 (土井) 우주비행사다.

선외활동은 우주복을 입고 밖에 나가 작업한 후에 돌아오는 단순한 작업이 아니다. 주도면밀한 준비가 필요하다. 진공에서 고온 또는 저온의 극한 우주환경으로부터 우주비행사를 보호하는 것이 ‘선외활동유닛(EMU)’, 이른바 우주복이다. 작업 당일에 우주복을 입은 후, 가벼운 운동을 하면서 우주복이라는 환경에 몸이 익숙해지도록 한다. 그 후에 ISS의 ‘에어록’을 통해 우주공간으로 나가 작업한다.

선외활동에는 우주복 이외에도 많은 기기나 장치가 필요하다. 우주비행사를 ISS에 고정하는 신축성이 높은 와이어 ‘Safety Tether’나, 우주비행사의 발판이 되는 ‘Portable Foot Restraint(PFR)’ 등이 안전한 선외활동을 지원한다.

가나이 씨가 체재하고 있는 ISS 자체가 스페이스셔틀을 이용한 선외활동으로 만들어졌다. 선외활동은 우주개발을 발전시키는데 있어서 지극히 중요한 역할을 담당한다.

  -- 끝 --