원자력/우주항공

5가지 중요한 우주의학실험 진행

발행일 : 2012 / 06 / 20

□ 5가지 중요한 우주의학실험 진행

중국우주인연구훈련센터 리잉후이(李莹辉) 부주임은 2012년 6월 17일 톈궁1호와 선저우9호 우주도킹 임무에서 우주인이 15개의 우주의학 관련 실험을 진행하는데, 그 중 5가지가 가장 중요하다고 밝혔다.

◯ 우주비행의 안구운동, 심혈관, 뇌 고급기능에 대한 영향 연구

선저우9호 비행 전, 중, 후기 동맥 맥박파, 정맥 막박, 뇌파, 안구운동의 동시 검출은 중국의 마이크로중력 환경에서 최초로 진행하는 시스템(인체) 생리학 연구실험이다. 이 실험은 무중력 상태의 생리효과 메커니즘에 대한 체계적 인식을 증진시킬 전망이다. 연구결과는 후속 유인 우주임무에서 무중력 상태의 생리적 효과 보조조치를 위한 이론적인 근거를 제공한다.

◯ 무중력 상태의 생리적 효과 보호 관련 세포학 메커니즘 연구

조골세포 기능저하는 우주에서 뼈 손실의 주된 원인이다. 조골세포 기능은 세포인자를 포함한 다양한 요인의 제어를 받는다. 이번 연구는 세포배양에서 다양한 시약 타이밍 주입 난제를 해결하고, 조골세포의 IGF를 비롯한 주요 조골인자에 대한 대응적 변화에 초점을 두어 핵심세포 신호전달 분자 개발과 관련한 타겟 약물, 그리고 예방조치 제정을 위한 기반을 마련한다.

◯ 우주 뼈 손실 예방기술 연구

우주 뼈 손실은 인간의 장기간 우주비행을 저해하는 주요위험요인이다. 선저우9호와 톈궁1호 조합체 비행단계에 우주인은 힘 자극기를 활용해 우주실험실 임무수행단계에 본인의 힘 자극 보호를 진행한다. 힘 자극을 바탕으로 뼈세포의 민감성과 뼈 간격 흐름속도 이론의 목적성 설계능력을 향상시킨다. 또한 최초로 궤도에서 단시간 내에 직접적인 힘 자극에 의한 우주 뼈 손실 예방기술 연구를 하여 우주 뼈 손실 저항효과에 이른다.

◯ 궤도에서의 유해성 기체 수집 및 분석 실험

중국이 독자적으로 개발한 유해성기체수집설비를 이용해 궤도 비행에서 캡슐 내 미량 휘발성 기체를 실시간으로 수집하고, 지상으로 귀환해 분석함으로써 톈궁1호 캡슐 내 공기품질을 분석해 오염수준을 파악한다.

◯ 우주인 품질 측정

3명의 우주인은 우주인센터가 개발한 품질측정기로 인체 품질을 측정한다. 최초로 이러한 측정을 진행함으로써 무중력 환경에서의 인체 품질 변화 데이터를 축적하여 후속 임무에서 장기간 비행하는 우주인의 의료 모니터링과 보호를 위한 근거를 제공한다. 품질측정기는 중국에 궤도 품질 측정기술이 전무하던 현황을 변화시켰다. 정밀도는 측정대상 품질의 ±1%에 도달할 수 있다.

선저우9호는 위에서 기술한 5가지 중요한 실험 외에도, 최초로 궤도 미생물 검출, 무중력 상태에서의 파라세타몰(해열・진통제)에 관한 약물동태학 연구, 우주인의 깨어 있는 상태와 잠들어 있는 상태의 생물학적 리듬 모니터링 등 10가지 우주의학실험을 진행한다.

□ 하루 24시간 동안, 우주에서 16회의 밤낮 교체

2012년 6월 19일 17시 07분, 3명의 우주인은 톈궁1호에서 하루 24시간을 지냈다. 지상 밤낮의 교체와는 달리 24시간 동안 우주에서는 16회의 일출과 일몰이 있었다. 왜냐하면 톈궁1호가 반시간마다 지구를 한 바퀴 돌기 때문에 우주인은 90분에 한 번씩 밤낮을 경과한다.

하지만 우주인의 톈궁 내 작업과 휴식은 여전히 베이징시간대로 진행한다. 조합체 운행단계에 진입한 후, 우주인의 우주생활은 우주와 지구 동기화 원칙에 따라 배치한다. 밤낮의 교체가 빈번한 우주에서 우주와 지구 동기화 원칙에 따라 임무를 배치하여 낮에 작업하고 밤에 휴식하는 것은 우주인의 건강유지에 이롭다. 연구결과, 저지구 궤도 비행에서 인간 고유의 생체시계 유지가 효율이 가장 높고 건강상태가 가장 양호함이 입증되었다.

향후 수일 간 우주인은 톈궁1호에서 유인환경 유지 조작, 궤도 우주의학실험, 갱신 유지보호 시험 등 사업을 한다. 이들 사업 역시 우주와 지구 동기화 원칙에 따라 배치한다.

□ 톈궁1호, 지상 이메일 수신

2012년 6월 19일 15시 46분, 선저우9호 탑승 3명의 우주인은 지상의 첫 이메일을 수신했다.

베이징비행제어센터는 계획대로 선정한 그림, 문서, 비디오를 포함한 데이터 패킷을 전용 소프트/하드웨어플랫폼을 통해 톈궁1호로 발송했다. 조금 지나 우주인은 단말기 디스플레이 시스템에서 지상에서 보낸 첫 이메일을 보았다.

이러한 방식으로 우주인은 지상에서 발송하는 비행계획과 텍스트 메시지를 실시간 수신할 수 있을 뿐만 아니라 신규 비디오, 음악, 그림 등 자료를 수신할 수 있다.

톈궁에서의 첫날, 3명의 우주인은 톈궁1호 돌보기와 관리 및 관련 우주과학실험을 전개했다.

□ 조합체, 최초의 궤도 유지 수행

2012년 6월 19일 15시 19분, 베이징우주비행제어센터의 통일적인 지휘 아래 톈궁1호와 선저우9호 조합체는 도킹 후 최초의 궤도유지를 수행했다. 결과, 궤도유지가 예정된 목적에 도달했다.

비행제어센터 홀의 대형스크린을 통해 3D 애니메이션을 실시간 볼 수 있다. 톈궁1호 꼬리부분에서 오렌지색의 불꽃이 분출해 비행을 가속화했다. 3명의 우주인은 청색 작업복을 착용하고 정위치 정지장치에 본인을 고정했다. 약 7초 후 조합체는 안정적인 비행상태에 진입했다.

조합체는 궤도 운행기간 상황을 봐가며 2회의 궤도유지를 진행한다. 이번의 궤도유지 목적은 우주선 귀환 시 궤도가 정확하게 착륙장을 지나도록 확보하기 위해서다.

베이징비행제어센터 궤도 전문가 탕거(唐歌)의 소개에 의하면, 선저우9호와 톈궁1호는 도킹 수행 후, 강성 연결을 실현하고, 비행제어 모델은 도킹 시의 두 목표물 제어에서 조합체 제어로 전환하며, 톈궁1호가 전체 조합체의 자세와 궤도 제어를 담당한다. 조합체 구조가 복잡하기 때문에 궤도 예보모델에서 더욱 세부적인 궤도 역학 모델을 감안해야 한다. 이를 위해 베이징센터 궤도분석인원은 대량 연구와 시뮬레이션 시산분석을 진행했으며, 보다 정확한 궤도 예보 분석 소프트웨어를 개발하여 정확한 궤도 제어를 위한 단단한 기반을 마련했다.

□ 류양, 근육위축 방지에 자전거 활용

3명의 우주인은 톈궁1호에 진입한 후 6일 동안 생활한다. 무중력 상태에서 초래될 근육위축 방지를 위해 지난해 톈궁1호 발사 시 휴대한 운동장비를 최초로 가동한다.

◯ 자전거가 날려가지 않도록 벽에 의지

이 특수한 자전거는 학명으로 ‘자전거 파워미터’라 불린다. 우주 자전거는 일반 자전거와는 달리 우주인이 사용 전에 우선 조립하며, 2명 우주인의 배합으로 10분간 수행할 수 있다.

우주인은 자전가를 탈 때 날려가지 않도록 구속벨트로 자신을 차에 고정한다. 우주 자전거는 손잡이가 없기 때문에 우주인은 톈궁1호 벽에 의지해 자전거를 탄다.

자전거는 출력으로 우주인의 운동부하를 계산한다. 25W, 50W 등 많은 강도를 조절할 수 있다.

◯ 우주인마다 운동강도 달라

우주인의 근육기능을 유지하고, 양호한 건강과 사업 상태를 확보하기 위해 중국우주인연구훈련센터는 자전거 에르고미터 연구개발에 성공하고, 중량이 큰 제한을 받는 어려움을 해소한 한편, 불규칙적인 모양을 가진 탄소합금 케이스를 적용해 구조 강도가 변하지 않는 상황에서 설계 요구를 충족시켜주었다.

유양은 우주에서 이 제품을 사용한 첫 우주인이다. 운동효과를 확보하고자 자전거는 우주인 각자의 최대 심장 박동율 상대치를 강도 지표로 삼았다.

□ 생활보장

◯ 선저우9호, 밥과 요리 가열에 30분 소요

우주 주방은 선저우9호의 궤도모듈 내에 있으며, 식품가열장치가 설치되어있다. 우주인이 포장된 밥과 요리를 길이, 폭, 높이가 모두 30cm이고 중량이 4.4kg인 용기 속에 넣어 전원스위치를 켜면 30분 뒤에 구수한 밥과 요리가 덥혀진다.

이 장치는 선저우5호에도 설치되었으나 이에 앞서 우주선의 전력소비를 줄이고자 우주인은 거의 사용하지 않았다. 이번에 선저우9호는 적합한 배전방식을 적용했기에 우주인이 더운 음식을 먹을 수 있게 되었고 또 음식도 다양해졌다.

◯ 우주밀실에서 가족과 통화 가능

우주인의 프라이버시 때문에 기술자는 톈궁1호 설계에서 우주인 전용 ‘우주밀실’을 추가해 우주인이 가족과 통화 시의 기밀성을 확보했다.

이를 위해 지상 비행제어센터도 비공개 대화실을 설치해 우주인 가족이 사용토록 했다.

◯ 유해성 기체 정화장치 설치

우주인과 캡슐 내 기자재는 모두 유해성 기체를 방출하여 캡슐 내 환경을 파괴하며, 우주선과 우주인에게 영향을 미친다. 유해유독가스 제어를 강화하고자 과학자는 설계과정에서 구조가 안정적이고 우주비행 검증을 거친 고품질 재료를 선정했다. 한편 캡슐 내에 유해성 기체 모니터링 및 정화장치를 설치했다.

톈궁1호와 선저우9호에는 약하고 크며 강한 바람의 크기를 조절할 수 있는 에어컨을 설치했다. 우주인은 개인의 습관, 환경변화에 근거해 풍속에 대한 수동 조절이 가능하다.

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