뭐야?

Jan 27, 2024

센서가 풍부한 전자 섬유로 포장된 우주선은 과학 장비로도 사용할 수 있습니다.

MIT의 Juliana Cherston [오른쪽]은 2022년 국제 우주 정거장에 탑승할 것과 같은 센서가 장착된 베타 천 견본을 들고 있습니다. 왼쪽의 이 견본에는 재료에 3개의 검은색 섬유 센서가 짜여져 있습니다.

다가오는 2월, Cygnus NG-17 우주선은 국제 우주 정거장에 대한 정기 재보급 임무를 위해 버지니아주 NASA Wallops에서 발사될 예정입니다. 수많은 표준 승무원 보급품 중에서 우주 유영 장비, 컴퓨터 하드웨어 및 연구 실험은 충격 및 진동 센서가 내장된 전자 직물 견본 한 쌍이라는 특이한 패키지가 될 것입니다. 우주선이 ISS에 도착하자마자 로봇 팔이 Alpha Space의 MISSE(Materials ISS Experiment) 시설 외부에 샘플을 장착하고, 지구에 있는 제어실 운영자가 샘플에 전력을 공급하게 됩니다.

앞으로 6개월 동안 우리 팀은 우주에서 센서가 탑재된 전자 직물의 첫 번째 작동 테스트를 수행하여 센서가 지구 저궤도의 가혹한 날씨를 견딜 때 실시간으로 데이터를 수집할 것입니다. 또한 우리는 소리보다 최소한 10배 빠른 속도로 이동하는 미세한 먼지나 잔해가 직물에 부딪혀 센서를 작동시키기를 바랍니다.

우리의 최종 목표는 이러한 스마트 전자 직물을 사용하여 우주 먼지를 연구하는 것입니다. 그 중 일부는 행성 간 또는 성간 기원을 가지고 있습니다. 우주선을 덮는 보호용 직물이 천체 물리학 실험의 두 배로 활용될 수 있지만 과도한 질량, 부피 또는 전력 요구 사항을 추가하지 않을 수 있다고 상상해 보십시오. 이 스마트 피부가 궤도 공간 잔해와 너무 작아서 레이더로 추적할 수 없는 미세 유성체로 인한 누적 피해도 측정할 수 있다면 어떨까요? 압력을 가한 우주복에 장착된 센서 직물이 우주비행사에게 마치 직물이 자신의 피부인 것처럼 촉각을 줄 수 있을까요? 각각의 경우 진동과 전하에 민감한 전자 직물이 기초 기술이 될 수 있습니다.

이미 엔지니어링 직물은 이곳 지구상에서 중요한 기능을 수행하고 있습니다. 합성 폴리머로 만들어진 토목섬유는 토지 제방을 강화하기 위해 지하 깊은 곳에 묻혀 있습니다. 수술용 메쉬는 침습적 의료 시술 중에 조직과 뼈를 강화합니다.

우주에서는 ISS의 외벽이 보호용 엔지니어링 직물로 둘러싸여 있어 정거장에 흰색 색상을 더해줍니다. 베타 천이라고 불리는 이 직조 직물은 정거장의 금속 껍질을 덮고 우주선의 과열과 침식을 방지합니다. 베타 천은 아폴로 시대 우주복의 외부와 Bigelow Aerospace의 차세대 팽창식 서식지에서도 찾아볼 수 있습니다. 인체 자체를 실질적으로 변경할 수 있을 때까지 이와 같은 탄력 있는 직물은 극한의 우주에서 인간 탐험가와 우주선을 보호하는 중요한 경계, 즉 두 번째 피부 역할을 계속할 것입니다.

이제 이 피부에 스마트함을 더할 시간입니다.

Juliana Cherston이 휴스턴에 있는 Alpha Space의 클린룸에서 스마트 패브릭 시스템을 준비하고 있습니다[위]. 은색 비행 하드웨어 상자[하단]에 있는 전자 장치는 파란색 상자에 있는 컴퓨터로 데이터를 스트리밍합니다. 2월 출시 예정인 이 시스템은 재료 ISS 실험 시설에 장착될 예정입니다.Allison Goode/Aegis Aerospace

우리 연구실, MIT의 반응 환경 그룹(Responsive Environments Group)은 유연한 기판에 분산 센서 네트워크를 내장하는 작업을 10년 넘게 진행해 왔습니다. 2018년에 우리는 전자 웹으로 소행성을 붙잡는 획기적인 개념을 개발하는 데 몰두했습니다. 이를 통해 수백 또는 수천 개의 작은 로봇 네트워크가 소행성의 물질을 특성화하면서 표면을 기어 다닐 수 있게 되었습니다. 이 기술은 생각해 보고 싶은 호기심이 있었지만 곧 배포될 가능성은 낮습니다. 우리 연구실을 방문하는 동안 일본 항공 우주 탐사국 우주 및 우주 과학 연구소의 행성 과학자인 야노 하지메(Hajime Yano)는 단기적인 가능성을 제안했습니다. 즉, 장기간 우주선에 사용되는 베타 천 담요를 과학 실험으로 바꾸는 것입니다. 따라서 지금까지 여러 차례의 프로토타입 제작과 지상 테스트, 그리고 두 번의 우주 실험을 통해 협업이 시작되었습니다.