중국과 러시아가 달의 남극에 2035년까지 건설하려는 연구소 개념도. / CNSA

중국이 향후 달에서 자원을 채굴해 지구로 발사하기 위해 혁신적인 기술을 개발 중이다. 우주 물류에 혁명을 일으킬 화제의 기술은 '자기 캐터펄트 시스템(magnetic catapult system)'. 캐터펄트는 Y자형 새총이나 전투에서 쓰였던 투석기의 원리를 변형한 것으로 이해하면 쉽다. 공상과학 영화에서나 볼 수 있는 장면이 실현된다면, 우주 탐사의 가장 큰 과제 중 하나인 물자 수송의 고비용을 해결해 줄 것으로 기대된다.

사우스차이나모닝포스트(SCMP)와 데일리갤럭시닷컴 등에 따르면, 중국 과학자들이 지구의 에너지 위기를 해결하기 위해 180억 달러(약 24조 원)를 투입해 달에서 자원을 채취한 뒤 지구로 보내는 '자기 우주 발사체' 개발에 나섰다. 상하이 위성공학연구소 연구진은 자기부상 시설이라 부르는 발사체를, 우주 물질을 지구로 발사하기 전에 회전시켜 작동할 것이라고 설명했다. 올림픽의 육상경기 해머 던지기를 상상하면 된다. 

이 계획은 중국과 러시아가 2035년까지 달 남극에 연구 기지를 건설하기로 한 공동 우주사업과도 관련이 있다. 중국 과학자들은 달 표면에 자기부상(magnetic levitation) 발사체를 만들어 우주 채굴과 자원 배송을 실현 가능하고도 효율적으로 만들면서 비용을 크게 줄일 수 있기를 희망하고 있다. 

이런 혁신적인 프로젝트의 핵심인 자기부상 발사체는 50m 회전 팔과 고온 초전도 모터를 사용해 달 자원이 실린 캡슐을 회전·가속시킨 후 지구를 향한 궤도로 방출한다. 과학자들에 따르면, 달의 고진공과 저중력이 캐터펄트에 이상적인 조건을 만들어 하루에 최대 2개의 캡슐을 효율적으로 발사할 수 있다. 이 같은 장비를 달에 설치하기 위해 무게 약 80톤의 자기부상 발사체를 달 표면으로 운반하려면 중국의 초대형 발사체인 ‘창정(長征) 9호’를 이용하면 가능하다.

이 시스템은 달의 중력을 벗어나기 위해 필요한 두번째 우주 속도인 초속 2.4km까지 속도를 낼 수 있다. 태양열과 핵 에너지의 조합으로 전력을 공급받는 발사체는 지속 가능하고 장기적인 솔루션을 제공한다. 자기 캐터펄트는 레버의 제동 과정에서 생성되는 운동 에너지를 활용하기 때문에 비용 효율적이다.

자기 캐터펄트 시스템의 의미와 활용도는 광범위하다. 현재의 로켓 배송 방식과 비교할 때, 자기 캐터펄트는 달에서 지구로의 화물 운송 비용을 90%까지 절감할 수 있다. 또한 미래의 달 운영에 훨씬 경제적인 솔루션을 제공할 수 있음은 물론이다.

중국의 우주굴기, 특히 달에 대한 야망을 키우는 이유 중 하나는 청정에너지의 가장 귀중한 자원 중 하나로 꼽히는 헬륨3의 채굴 가능성. 동위원소인 헬륨3는 지구에 0.5톤만 존재하는 희귀 자원이지만 달에는 100만 톤 이상이 매장된 것으로 추정된다. 헬륨3는 수세기 동안 지구에 전력을 공급할 수 있는 미개척 에너지원. 헬륨3는 무엇보다 핵융합 반응로에서 사용되어 유해한 방사성 폐기물을 남기지 않고 에너지를 생산할 수 있어 아주 특별하다. 과학자들은 핵융합 기술이 개발된다면 헬륨3가 안전하고 사실상 무한한 청정 에너지원이 되리라 믿고 있다.

전 세계 에너지 수요 증가와 지속 가능한 에너지원 탐색 속에 달 채굴은 매우 매력적인 과제로 부각됐다. 헬륨3를 염두에 두고 설계된 자기 캐터펄트가 성공적으로 실현되면 연간 3~5톤의 헬륨3를 달에서 지구로 가져올 수 있다. 중국 입장에서는 헬륨3 20톤만 운송해도 중국의 연간 에너지 수요를 충족시킬 수 있다. 중국이 달 탐사에 정성을 기울이는 이유가 극명하게 보인다.