광활한 우주에서는 가장 작은 불꽃이라도 지구에서와는 다르게 움직입니다. 장기간의 임무를 수행하는 동안 우주 비행사와 우주선의 안전을 보장하려면 극미 중력상태(microgravity)에서 화재의 움직임을 이해하는 것이 중요합니다. 이 문제를 해결하기 위해 NASA는 SAFFIRE(우주선 화재 실험)로 알려진 획기적인 실험을 하였습니다. 이 실험의 목표는 우주 화재의 미스터리를 풀고 우주 탐험에서 강화된 화재 안전 조치를 위한 길을 닦는 것입니다. 광활하고 복잡한 우주 환경에서는 아주 작은 화재라도 우주비행사와 우주선에 심각한 위험을 초래할 수 있습니다. 미세 중력에서 화재가 어떻게 작용하는지 이해하는 것은 유인 우주 임무의 안전을 보장하는 데 중요합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 NASA는 우주의 독특한 조건에서 화재의 행동을 연구하기 위해 고안된 일련의 실험인 우주선 화재 실험(SAFFIRE)을 개발했습니다. 이 획기적인 연구 계획의 목표는 우주 화재 역학에 대한 이해를 높이고 향후 우주 임무를 위한 화재 안전 조치를 개선하는 것입니다.
새파이어 5호에서 진행된 직물 샘플 연소 테스트의 모습 (사진=NASA)
우주화재 실험 새파이어(saffire)의 목적
NASA의 SAFFIRE 실험의 주요 목적은 미세 중력 환경에서 연소 및 화재 확산의 기본 원리를 조사하는 것입니다. 과학자들은 무인 우주선에서 제어된 화재 실험을 수행함으로써 화염이 어떻게 행동하고 물질과 상호 작용하며 중력이 없을 때 전파되는지에 대한 실험 결과를 얻는 것을 목표로 합니다. 이러한 우주 화재 실험을 이해하는 것은 달, 화성 및 그 너머로의 확장된 임무 중에 우주비행사와 우주선의 안전을 보장하기 위한 효과적인 화재 감지, 예방 및 진압 시스템을 개발하는 데 필수적입니다. 실험에서 파악한 데이터는 우주를 비행하는 우주인들이 안전하게 우주를 비행할 수 있도록 하는 데 활용됩니다. 그리고 중력이 없는 우주 환경에서 오랜 시간 비행할 때 적합한 우주선, 우주복 설계 등 기술 장비와 소재들을 개발하는 데 목적을 둡니다. 과학자들은 무인 우주선 내부에서 제어된 화재 실험을 수행함으로써 화염이 어떻게 확산되고, 물질과 상호 작용하며, 우주 고유의 환경 요인에 반응하는지에 대한 통찰력을 얻는 것을 목표로 합니다. 또한, SAFFIRE 실험에서 수집된 데이터는 승무원이 탑승한 우주선의 화재 안전 조치를 개선하는 데 매우 중요합니다. 이는 NASA가 화재 위험을 평가하고 장기간 임무 중에 우주비행사의 안전을 강화하기 위한 보다 정확한 계산 모델과 예측 도구를 개발하는 데 도움이 됩니다. 우주 화재 실험에서 파생된 지식과 기술은 우주 탐사를 넘어 지구상의 다양한 산업과 환경에서 화재 안전 노력을 알리고 개선하는 데 더 폭넓게 적용됩니다. NASA측은 우주의 극미 중력에서 불이 어떻게 작용하고 어떻게 다른 물질로 번지는지 이해하는 것은 우주선 개발에 있어 굉장히 중요하며, 특히, 우주 비행사가 우주선을 탈출하거나 신속하게 지구로 귀환할 능력이 없을 때 화재 비상사태에 대처하기 위한 운영계획을 알리는 데 도움이 될 것이라고 합니다.
우주 화재 실험 새파이어(saffire)의 과정
SAFFIRE 실험은 국제우주정거장(ISS)을 방문하는 시그너스 화물 재보급 차량 등 무인 우주선을 타고 8년 동안 진행됐던 NASA의 우주 화재 실험이 종료되었습니다. NASA가 우주 발화 실험 장비를 탑재한 시그너스 화물 우주선에 마지막으로 불을 붙이고 지구 대기권 재진입을 통해 프로젝트를 종료했다고 밝혔습니다. 미세 중력에서 불이 어떻게 발생하는지를 알아보기 위해 2016년부터 우주 화재 실험은 시작되었습니다. 우주 화재 실험은 국제우주정거장(ISS)에서 출발한 시그너스 화물 우주선 내부에서 이루어져 지구 저궤도에 있는 우주 비행사들에게는 위협이 되지 않습니다. 우주 화재 실험은 폭 0.5m, 깊이 1m, 길이 1.3m의 인클롲 내부에서 진행되었습니다. 연구팀은 내부 카메라를 통해 불꽃을 관찰하고, 유량 장치 외부의 센서는 데이터를 수집해 지구로 전송합니다. 마지막 실험 장비였던 새파이어 6호는 2022년 8월 국제우주정거장으로 발사되었고, 승무원이 탑승한 우주선 내 조건을 시뮬레션하기 위해 테스트 장치의 산소 농도를 높이고 압력을 낮추도록 설계되었습니다. 새파이어는 우주에서 다양한 물질이 어떻게 불을 일으키는 지 연구해 우주선의 특별히 설계된 연소실 내부에서 연구원들은 우주선 환경과 관련된 다양한 화재 시나리오를 시뮬레이션하기 위해 다양한 재료를 사용하여 제어된 화재를 발화합니다. 연소 과정은 고해상도 카메라, 열 센서 및 기타 장비를 사용하여 주의 깊게 모니터링되고 기록됩니다. 또한, 실험 중에 과학자들은 화염 확산, 열 방출 속도, 연소 생성물 및 다양한 화재 진압 방법의 효율성을 포함하여 화재 행동의 다양한 측면을 연구합니다. SAFFIRE 실험에서 수집된 데이터를 분석함으로써 연구자들은 화재와 미세 중력 사이의 복잡한 상호 작용을 더 잘 이해할 수 있으며, 이를 통해 향후 우주 임무를 위한 향상된 화재 안전 기술 및 장비들이 개발될 수 있습니다.
NASA의 SAFFIRE 실험은 우주 탐사에서 화재 안전을 강화하려는 우리의 노력에서 중요한 진전을 나타냅니다. 미세 중력 조건에서 통제된 화재 실험을 수행함으로써 과학자들은 우주에서의 화재 행동에 대한 귀중한 통찰력을 얻고 화재 관련 위험을 완화하기 위한 보다 효과적인 전략을 개발할 수 있습니다. SAFFIRE 실험에서 파생된 지식과 기술은 미래의 우주 비행 임무에서 우주비행사와 우주선의 안전을 향상할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 우주 화재 실험은 우주 화재의 위험을 완화하고, 우주 화재의 비밀을 밝히고, 유인 우주 임무를 위한 보다 효과적인 화재 안전 조치를 개발할 수 있을 것입니다. SAFFIRE 실험에서 얻은 통찰력은 우주 탐사뿐만 아니라 지상 화재 안전 노력에도 도움이 될 가능성이 있습니다.