[논문 리뷰] The Use of Extraterrestrial Resources to Facilitate Space Science and Exploration

Ian Crawford, Martin Elvis외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 05. 25.

Space exploration and regulation참고 문헌 7인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 달과 소행성에 존재하는 수증기 얼음과 같은 외계 자원을 활용하면 발사 비용을 극적으로 낮추고 지속 가능한 대규모 우주 과학 및 탐사가 가능하다고 주장한다. 지구에서의 물질 발사 의존도를 줄이고, 우주 기반 자원 이용 기반의 우주 인프라로 전환함으로써, 심우주 망원경, 외행성 샘플 채굴 미션, 달 및 화성 기반 주거지와 같은 임무들이 더욱 실현 가능하고 경제적으로 가능해진다.

ABSTRACT

To-date, all human economic activity has depended on the resources of a single planet, and it has long been recognized that developments in space exploration could in principle open our closed planetary economy to external resources of energy and raw materials. Recently, there has been renewed interest in these possibilities, with several private companies established with the stated aim of exploiting extraterrestrial resources. Space science and exploration are among the potential beneficiaries of space resources because their use may permit the construction and operation of scientific facilities in space that will be unaffordable if all the required material and energy resources have to be lifted out of Earth's gravity. Examples may include the next generation of large space telescopes, sample return missions to the outer Solar System, and human research stations on the Moon and Mars. These potential scientific benefits of extraterrestrial resource utilisation were the topic of a Royal Astronomical Society specialist discussion meeting held on 8 April 2016 and summarised here.

연구 동기 및 목표

• 외계 자원을 활용한 우주 임무의 과학적 및 경제적 이점을 평가하기 위해.
• 심우주 탐사에 필요한 모든 물질을 지구에서 발사하는 데 따른 높은 비용과 물류적 과제를 해결하기 위해.
• ISRU가 달과 화성에서 장기적인 인간 존재를 뒷받침하는 데 어떻게 기여할 수 있는지 검토하기 위해.
• 지구 외 자원을 활용해 우주에서 대규모 과학 시설을 건설할 수 있는지의 가능성을 평가하기 위해.
• 우주 자원 이용에 관한 라이얼 아스트로노미컬 소사이어티의 토론 회의에서 도출된 주요 결론을 요약하기 위해.

제안 방법

• 로켓 추진제, 생명 유지 시스템, 건설 자재를 위한 지구 외 자원 이용(ISRU)에 기반한 임무 설계를 분석한다.
• 대규모 우주 망원경 및 샘플 채굴 미션 등 ISRU의 이점을 얻을 수 있는 현재 및 계획 중인 우주 임무를 검토한다.
• 달과 소행성에서 수증기 얼음과 흙을 채굴하고 가공하는 데 있어 기술적 및 경제적 타당성을 평가한다.
• 민간 우주 기업이 자원 이용 기술 발전에 기여하는 역할을 고려한다.
• 우주 자원의 과학적 응용에 관한 전문 회의에서 도출된 통찰을 종합한다.
• 엄청난 우주 과학 목표를 실현하기 위해 지구 발사 의존도를 줄이기 위해 외계 자원 이용의 중요성을 강조한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지구 외 자원 이용(ISRU)을 통해 심우주 임무에 필요한 물질을 발사할 때의 비용과 질량을 어떻게 줄일 수 있는가?
• RQ2 장기적인 인간 탐사에 가장 유망한 외계 자원은 무엇인가?
• RQ3 지구에서 발사한 구성 요소 대신 현지 자원을 사용해 우주 기반 인프라를 어떻게 건설할 수 있는가?
• RQ4 대규모 망원경이나 샘플 채굴 미션과 같은 과학 임무들은 외계 자원에 접근함으로써 어떻게 실현 가능해지는가?
• RQ5 민간 기업과 우주 기관은 ISRU 기술 발전을 위해 어떻게 협력할 수 있는가?

주요 결과

• 달과 소행성에 존재하는 수증기 얼음을 활용하면 현지에서 로켓 추진제를 생산할 수 있어, 임무의 질량과 비용을 크게 줄일 수 있다.
• 건설 자재와 연료를 지구에서가 아니라 외계에서 확보할 경우, 대규모 우주 망원경과 외행성 샘플 채굴 미션이 더욱 경제적이고 실현 가능해진다.
• 생명 유지 시스템과 주거지 건설을 위한 지구 외 자원 이용을 통해 달과 화성에서의 인간 연구 기지 운영이 지속 가능해진다.
• 지구 의존에서 우주 기반 자원 이용으로의 전환은 지속 가능한 우주 과학 및 탐사의 새로운 시대를 열 수 있다.
• 민간 기업이 외계 자원 이용을 위한 기술 개발의 주요 주도자로 부상하고 있다.
• 라이얼 아스트로노미컬 소사이어티 회의는 ISRU가 기술적으로 가능할 뿐 아니라 향후 우주 과학 및 탐사의 핵심 요소임을 결론 내렸다.