영구 자석이 태양 폭풍으로부터 우주비행사를 보호할 수 있을까?

• 영구 자석은 우주 비행사를 우주 방사선으로부터 보호하기 위한 가볍고 전력이 필요 없는 대안으로 연구됨.
• NdFeB 자석 배열은 시뮬레이션된 태양 입자 이벤트에서 저에너지 양성자의 20%를 성공적으로 편향시킴.
• 현재 이 시스템은 은하 우주선(GCR)을 차단하지 못하며, 2차 방사선 생성 및 장기적인 감자 문제에 직면해 있음.

기존 차폐 방식의 한계

• 수동 차폐(물, 알루미늄, 폴리에틸렌)는 무게가 너무 무거워 로켓 방정식 측면에서 비효율적임.
• 초전도 자석은 강력한 보호를 제공하지만, 지속적인 전력 공급과 극저온 냉각이 필요하며 시스템 오류 시 보호 기능이 완전히 상실될 위험이 있음.

영구 자석 연구

• 발레리오 파리시(Valerio Parisi) 연구팀은 3x3x3cm 크기의 NdFeB(네오디뮴-철-붕소) 영구 자석 1,482개를 1제곱미터 면적에 배치하여 모델링함.
• 이 장치의 무게는 300kg 미만이며, 0.1~10MeV 에너지 범위의 태양 입자 중 약 20%를 편향시킴.
• 영구 자석은 고에너지 양성자는 통과시키고 저에너지 양성자는 밀어내는 '하이 패스 필터' 역할을 함.

기술적 난제

• 은하 우주선(GCR) 차단 불가: GCR은 모든 방향에서 오기 때문에 방향성이 강한 자석 보호막으로는 대응이 어려움.
• 2차 방사선: 양성자가 자석에 충돌하면 중성자나 감마선이 발생할 수 있어, 우주비행사에게 국부적인 방사선 노출을 증가시킬 수 있음.
• 장기 신뢰성: 시간이 지남에 따라 네오디뮴 자석의 자력이 약해지며 차폐 성능이 저하됨.

향후 전망

• 연구진은 영구 자석을 단독 사용하기보다 기존의 수동 방식 및 초전도 자석 기술과 결합한 하이브리드 시스템으로 활용할 가능성을 모색 중임.
• 차후 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 더욱 복잡하고 다방향적인 환경에서의 성능을 검증할 계획임.