과거 새턴-아폴로 우주선에서는 로켓의 맨상단에 LES(Launch Escape System)라는 녀석이 있었습니다.
Apollo LES는 이륙후 1단로켓을 분리하고 곧 분리-점화하여 로켓에서 떨어져나가게 되죠. 1단 분리후에는 이미 로켓이 60km고도 이상으로 상승했고, 유사시 유인캡슐만 분리해도 충분히 비상귀환을 할 수 있기 때문에 무거운 비상탈출로켓을 분리해서 로켓의 화물운반능력을 높이는거죠. Apollo LES는 로켓발사에서 가장 위험한 순간들, 초기 이륙 - 최대공압을 받는 시점을 통과하고 1단로켓이 연소를 거의 종료해서 폭발의 위험성이 줄어들때까지 유사시 우주비행사들을 폭발물 덩어리인 로켓에서 떼어내는 역할을 합니다.
Apollo LES의 원리는 매우 단순한데요, 사령선에서 탑승모듈을 강제로 떼어낸 후 비상탈출로켓을 점화해서 상승합니다. 이때 수직상승하는게 아니라 측면으로도 약간의 추력을 줘서 로켓의 진행방향에서 비스듬하게 떼어내죠. 대표적인 유인우주선인 소유즈로켓도 이와 유사한 시스템을 갖추고 있는데요, 차이점은 Apollo LES는 유인캡슐만 떼어내는데 반해 Soyuz LES는 유인캡슐위에 도킹모듈이 있어서 둘다 동시에 떼어냅니다.
아폴로 계획 이후의 미국 유인우주선인 스페이스셔틀은 구조적으로 이러한 비상탈출장치의 장착이 불가능하기에 2차례의 대형참사로 인명손실을 겪으면서 비판에 직면했습니다. 그래서 차세대 유인우주선인 오리온 우주선에는 다시 비상탈출로켓이 장착되는데요, 기술적으로 매우 심혈을 기울이고 있습니다.
이번에는 LES가 아닌 LAS(Launch Abort System)라고 불리웁니다. 아마도 전작과 차별화를 위함이겠죠.
Orion LAS는 아폴로 유인캡슐(5톤 가량)에 비해 더 대형인 오리온 유인캡슐(9톤 가량)을 떼어내기 위해 LES에 비해 더 대형입니다. 그리고 아주 섬세한 동작(?)으로 우주비행사들을 안전하게 귀환시키도록 설계되었죠. 심지어, 로켓의 화물운송능력의 손실도 감수하고 LAS를 1단 분리후 분리하는게 아니라 아예 안전하게 위성궤도 진입직전에야 분리하도록 합니다. 이 경우 7톤이나 되는 LAS를 위성궤도 근처까지 끌고가야 해서 로켓의 수송능력에 손해가 이만저만이 아니게되죠. 하지만 효율보다는 안전성에 최우선을 둬서 우주선이 궤도에 무사히 정착하기 직전까지 항시 비상탈출(폭발가능성이 있는 로켓본체에서 멀리 떼어냄)을 가능하게 합니다.
아래는 Orion LAS의 상단에 설치된 8개의 측추력 노즐구멍으로 측면추력을 내서 비상탈출시 방향을 조절하는 실험입니다.
위 영상을 보시면 노즐들의 추력을 아주 유연하게 춤을 추듯 조절하는게 보이는데요, 저런 동작은 섬세하게 계산된 연소 스케쥴입니다. 그로 인해서 얻을 수 있는 결과가 이것이죠.
60년대 후반에 개발된 소유즈 우주선에 이르러서 본격적인 비상탈출로켓이 로켓 꼭대기에 장착되었습니다.
미국의 최초의 유인우주선인 1인승 머큐리 우주선의 상단에는 비상탈출로켓이 있었습니다.
하지만 후속기종인 2인승 제미니 우주선은 비상사출좌석으로 대체되었습니다.
그 다음의 아폴로 우주선에는 다시 비상탈출로켓 장착...
우주왕복선은 초기에는 아예 탈출수단이 없었고, 챌린져호 사고 이후 낙하산을 메고 유사시 뛰어내리는 자구책이 강구되었으나 효과는 미지수입니다.
다음번 우주선인 오리온에는 위와 같은 비상탈출로켓이 장착됩니다.
아래 영상은 몇일전에 스페이스X가 개발중인 드래곤 V2 유인우주선의 비상탈출실험입니다.
비상탈출로켓이 따로 장착된게 아니라, 우주선 자체의 추진기가 비상탈출로켓 역할도 같이 합니다.
그런데 오리온 LAS와 비교할때 얼마나 우악스럽게 탈출시키는지 좋은 비교가 될겁니다. 저안에 타면 멀미날듯;;
