디자이너와 엔지니어들은 보다 슬림해 활동성이 좋은, 그럼에도 우주환경을 견딜 수 있는 우주복이 필요하다고 보고 있다. 그러나 슬림한 우주복으로 달이나 화성 탐사를 실현할 수 있을지에 대한 과학기술적 논쟁은 계속되고 있다.
사이언티픽 어메리칸(Scientific American)은 17일 인터넷판을 통해 인류의 달착륙 40주년을 맞아 차세대 우주복에 대한 논쟁지점을 해설하는 기사를 실었다. 최근 개봉된 영화 <스타트랙(Star Trek)>에서처럼 몸에 타이트하게 붙는 멋진 우주복으로 우주여행을 할 수 있겠느냐는 것이다.
결론적으로 보자면 그런 복장은 아직 미국 항공우주국(NASA)의 미래 계획과 맞지 않다. 그러나 우주 전문가들은 앞으로 10년 내외에 달에 갔다올 우주인을 위한 새로운 우주복에 대한 관점을 마련하고 있다. NASA 역시 보다 신축성 있는 우주복을 원하고 있다. 우주인이 달에서의 미션에 더 오래 견딜 수 있게 하기 위해서다. 우주복 디자인에 대한 논쟁지점은 보호성과 활동성 사이의 균형이다.
지구 저궤도에 인간을 보내는 목적으로 NASA에서 진행 중인 프로그램인 EVA(Extravehicular Activity) 시스템 프로젝트의 부매니저 라울 블랑코(Raul Blanco)는 “우리는 우주인이 지구의 지질학자들과 같은 활동성을 가지길 원한다”고 말한다. 프로젝트팀은 현재 전임 아폴로 우주복 디자이너들에게서 우주복 디자인 관련 정보를 얻고 있다. 또 2010년에 수정될 우주복의 예비 디자인을 준비하기 위해 우주인들에 적합한 우주복을 찾고 있다.
모든 우주복 디자인은 진공상태에 갑자기 노출됐을 때 일어날 수 있는 기압 급강하에 따른 영향으로부터 인간을 보호해야 한다. 기압이 떨어지면 우주복에 들어 있는 공기가 팽창돼 폐 공기주머니의 연약한 조직이 찢어질 수 있다. 그리고 물이나 다른 유체는 가스로 기체화돼 몸을 팽창시킬 수 있어 혈액 순환에 영향을 준다. 가스가 된 수분 등은 몸에서 빠져나가면서 위험할 정도로 온도가 떨어져 입과 기도를 얼어붙게 만든다.
NASA는 산소를 생성시켜 꽉 찬 압력을 우주인에게 공급하는 소위 압력충만우주복(full-pressure spacesuits)을 계속 염두에 두고 있다. 이 우주복은 압력을 받는 겹층이 우주인을 감싸고 내부 공기의 온도를 관리해준다. 이 옷은 우주인이 평소와 같이 호흡할 수 있고 우주공간의 극단적인 진공과 온도에 노출됐을 때 몸이 느끼는 불쾌감을 줄여준다.
압력충만우주복의 불리한 점은 모든 움직임에 저항성을 만든다는 것이다. 긴 우주 보행이나 우주공간에서 활동을 하는 동안 물리적으로 피로를 주기 때문이다. 달에서 걸어본 적이 있는 유일한 지질학자 해리슨 슈미트(Harrison Schmitt)는 아폴로 우주복을 입고 반 시간 만에 팔이 피곤해졌다고 회상했었다.
NASA의 기술자들은 압력의 균형을 맞추는 데 집중해왔다. 현재 우주복은 평방인치당 4.3 파운드의 압력을 받는다. 지구에서 받는 공기압, 해발에서 14.7 psi(pounds per square inch)보다 훨씬 낮은 것이다. 그럼에도 우주복은 적은 압력을 받는 환경에 맞춰 우주인을 움직일 수 있도록 해줬다.
NASA 우주복의 어깨부분 부품을 개발하고 있는 오비탈 아웃피터(Orbital Outfitters)의 수석 디자이너 크리스 질맨(Chris Gilman)은 “만약 당신이 14.7 psi의 옷을 입으면 뻣뻣해져서 움직일 수 없을 것”이라고 말한다.


보다 더 자유롭게 움직일 수 있는 우주복



어떤 디자이너들은 우주인들이 더 자유롭게 움직일 수 있는 다른 타입의 우주복을 찾고 있다. 반-압력(counterpressure), 혹은 스퀴즈(squeeze)라고 불리는 우주복으로, 헬멧에 압력 산소를 공급하면서도 외부의 압력부족을 중화하기 위해 꽉 죄는 밴드가 몸을 짜낼 수 있도록 하겠다는 것이다.
그러나 질맨과 다른 전문가들은 이처럼 형상이 고정된 우주복이 곧바로 NASA의 압력충만우주복을 대체하기는 어려울 것이라고 말한다. 극미중력(microgravity)에서 피부를 죄는 옷을 입는 것은 지구에서 젖은 옷을 입기 위해 몸부림치는 것보다 어렵고 시간이 더 걸릴 수 있다는 것이다. 또 슬림-컷 우주복은 우주여행자들 각각의 몸에 맞추기 위해 세심하게 만들어야 하기 때문에 비싸지는 단점도 있다.
반압력에 맞춘 우주복이라 해도 아직까지 인간 몸 각 부분이 외부의 진공 상황으로 인해 부풀어졌을 때 생기는 불편함을 극복하기는 어렵다는 견해도 있다.
NASA의 진공챔버에서 반압력 장갑을 테스트해온 블랑코는 “저압력 상황에서는 부종과 부스럼이 매우 빨리 생겨 불편해진다”고 말한다. 문제는 다른 방향으로 커져 압력밴드가 피부에 찰과상을 입힐 수도 있다는 점이다.
“압력충만우주복과 같은 반압력 옷은 정말 우주여행에 적합한 옷이다.” MIT(Massachusetts Institute of Technology)의 우주항공 엔지니어 데이바 뉴먼(Dava Newman)의 말이다. 달이나 화성에서 걷기에 적합하다는 것이다. 그녀는 압력충만우주복이 다리의 움직임을 필요한 만큼 줄일 수 있기 때문에 우주에서 걷기에 적합하다고 설명했다.
우주생활을 위해 다시 디자인된 압력충만우주복은 두 가지에서 잇점이 있다. 첫 번째로 우주인은 우주에서 걷는 동안만큼이나 발사와 착륙에서 우주복 형상의 끝단을 사용하게 된다. 우주인의 캡슐헬멧의 안팎 양쪽에 연결된 사슬 시스템(tether system)으로 우주선의 생명 유지 시스템과 우주인을 연결시켜야 하기 때문이다.
두 번째, 우주에서 걷기 위해서는 전자적인 시스템과 같은 추가적으로 고려해야 할 장치들이 있다. 부피가 큰 옷이 이런 시스템을 장착할 수 있게 만든다. 이런 전자 시스템은 거친 달 먼지로부터 옷을 보호해 줄 수 있다.
우주연구팀은 차세대 우주복 스타일에서 더 작은 생명유지장치를 달 수 있는 방안을 원하고 있다. 예를 들어 우주복에 있는 이산화탄소를 흡수해 옷 밖으로 배출하는 빠른 순환시스템의 양철통이 너무 크다는 지적이다. 이런 장치의 크기를 줄여 우주복을 슬림화하는 방법이 더 필요하다는 것이다.
블랑코는 “우리는 필요한 것들을 너무 많이 부가해서 그에 맞는 옷을 만들수 없다”고 말한다. 그러나 다른 우주복 디자이너들은 미래 우주인들이 보다 가볍게 옷을 입을 수만 있다면 현재의 기술적 도전을 해결하는 부담도 환영한다는 입장이다.