종이비행기를 국제우주정거장(ISS)에서 던지면 어떤 일이 벌어질까?
지난 10일, 일본의 도쿄대학 연구팀은 '지구 대기권 재진입 시 종이 비행기의 역학'이라는 제목의 논문을 발표했다. 공개된 논문에는 국제우주정거장에서 종이비행기를 던지면 발생하는 일에 대해 담겨 있었다.
우주에서 종이비행기 날리면 '이렇게' 됩니다
연구팀은 A4 크기의 알루미늄과 종이를 결합한 소재로 종이비행기를 제작했다. 이후 약 400km 상공에서 공전하는 국제우주정거장의 환경을 재연하기 위해 이와 비슷한 속도인 초속 7.8km로 종이비행기를 날렸다.
이 과정에서 연구팀은 종이비행기 궤도의 감소 속도, 비행기의 자전 방향과 비행 방향의 차이, 비행기가 대기권을 통과할 때 견디는 열 정도 등을 관찰했다.
그 결과, 처음에는 종이비행기가 잘 날았다. 초속 7.8km로 종이 비행기를 날렸을 때 고도 400km에서는 대기가 두껍지 않아서 큰 피해를 입지 않았다. 그러나 공기 저항을 얼마나 잘 뚫고 나아갈 수 있는 지에 대해 나타내는 탄도 계수가 낮아, 매우 느리게 하강했다. 약 3.5일만에 종이비행기는 지구 대기권인 120km까지 떨어질 것으로 예측됐다.
또한 풍동 실험 결과, 종이비행기는 대기권을 통과할 때 약간의 변형만 있었지만, 열로 인한 손상은 발생했다.
연구팀의 발표
연구팀은 "초음속 풍동 시험 결과와 시뮬레이션에 따르면, 대기 진입 시 우주 평면에 작용하는 표면력은 심각한 변형을 일으키지 않을 것으로 예상된다"라며 "하지만 종이 우주비행기는 몇 분 간 10W/cm² 정도의 심각한 공기역학적 가열을 경험한다. 따라서 대기 진입 시 연소 또는 열분해가 발생할 것으로 예상된다"라고 전했다.
이어 "종이 우주 비행기는 공기가 희박한 대기에서 공기 저항에 아주 민감하게 반응하기 때문에 대기 밀도 측정을 위한 수동 탐사기로 활용될 수 있을 것으로 보인다"라며 "종이 비행기의 비용이 매우 저렴하기 때문에 여러 대를 동시에 배치하고 일정한 간격으로 반복해 동시 분산 측정을 할 수 있다"라고 덧붙였다.
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