<p><span style="font-size:10pt;">많은 분들이 왜 무겁고, 커다란 로켓을 지상에서 쏴서 우주선, 인공위성을 우주로 보내는지 의문을 갖습니다. 비행기나 기구에 로켓을 메달고서 높은 고도까지 올라간 뒤에 발사하면 3단로켓 처럼 커다란 로켓이 아니라, 2단 정도로 좀더 작고 경제적인 로켓을 만들 수 있지 않을까 생각하시고요.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;">과연 로켓을 비행기나 기구에 메달고서 높은 고도까지 날아가서 발사하는게 얼마나 효과적일지 따져봅시다.</span></p> <p><br></p> <p></p> <div style="text-align:left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201506/14331327856PNkIvK33j.jpg" width="730" height="460" alt="1.jpg" style="border:none;"></div> <p></p> <p style="text-align:center;" align="center"><br></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">위 그림을 보면 비행기는 지표면에서 고작 15~20km 정도 고도까지만 날아다닐 수 있습니다. 기구는 최대 30~40km 고도가 터지지 않고 올라갈 수 있는 한계입니다. 100km 고도 이상을 우주권이라고 부르지만, 실제로 인공위성이 미세대기마찰로 속력을 잃어서 지구로 추락하지 않으려면 200~300km 이상의 고도를 날아야 하니까 진정한 우주는 그 정도라고 봐야겠죠. 대기권은 높을 수록 밀도가 감소하지만 1,000km 이상의 고도에서도 극히 희박한 대기가 펼쳐져 있으므로 정확히 대기권/우주를 나누기 애매합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">우주로켓은 최종적으로 200km 이상의 고도까지 올라가고, 지구로 추락하지 않는 위성속도를 내려면 최소한 7.8km/sec까지 수평속도를 가속해야 합니다. </span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201506/1433132785ApON5mCC7nhlq.jpg" width="740" height="411" alt="2.jpg" style="line-height:14.3999996185303px;border:none;"></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:9pt;">[ 북한 탄도미사일들의 궤적 ]</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;">흔히 로켓이 고도 100km 이상까지 상승하는데 에너지를 많이 쓴다고 생각하기 쉽습니다. 하지만 실제로는 우주로켓은 100 ~ 200km의 고도까지 상승하는데 로켓의 에너지를 주로 쓰는게 아니라, 수평방향으로 위성속도까지 가속하는데 전체 에너지의 80% 가량을 쓰게 됩니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;">200km고도에서 위성속도인 7.8km/sec를 내기 위해서는 로켓의 전체 주행가능거리를 나타내는 지표인 속도증분(Delta-V)을 이런 비율로 소모하게 됩니다. 200km고도까지 지구중력을 이겨내고 상승하기 위해 약 2,200m/sec, 위성속도를 내기위해 약 7,800m/sec, 전체 10,000m/sec의 속도증분(델타브이)을 필요로 합니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;">우주로켓에서 고도를 높이는데 필요한 추진력은 생각보다 적게 들어갑니다. 우주왕복선의 경우, 이륙하고 수직으로 상승하면서 차차 수평으로 기울어지죠. 그런데 발사후 약 2분간 연소하면서 사실상 최대도달고도가 100km에 육박하게 됩니다. 그뒤 우주왕복선은 고도를 올리기 위해 수직방향으로 추진력을 내진 않고 거의 수평으로 기울어서 약 6분30초간 수평속도 가속에만 전념합니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">위 그림을 보면 로켓이 최종적으로 고도 200km 이상까지 도달고도를 올리고, 수평속도를 7.8km/sec까지 가속하면 위성궤도에 진입해서 지구에 추락하지 않고 빙빙 돌게됨을 볼 수 있습니다. (녹색선)</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">하지만 100km 이상까지 도달고도를 올렸더라도, 수평속도가 7.8km/sec에 미달되면 다시 지구로 추락하는걸 볼 수 있습니다. 사거리 1만km의 ICBM은 수평속도가 무려 6.5km/sec 정도입니다. 위성속도에 비해 약간 부족한데도 지구를 반바퀴는 커녕 1/4바퀴만 돌고 추락하게 됩니다. </span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">위 그림의 빨간선은 사실 수평속도를 4~5km/sec 정도까지만 냈을때 5,000km 정도 날아가고 추락하는 북한의 대포동 미사일의 궤적입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">노란선은 고도가 100km 미만이고 수평속도는 2km/sec 정도까지만 가속하는 북한의 스커드 미사일의 궤적입니다. 300km 날아가게 되지요.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">비행기는 기껏해야 10~15km 고도까지 상승해서 속도를 마하 1 (0.3km/sec) 미만으로 낼 수 있습니다. 이걸 속도증분으로 표시하면 아마 약 1,000m/sec 정도에 해당할겁니다. 로켓이 고도를 높이는데 필요한 에너지는 처음 이륙하고 어느정도 높아질때까지 속도증분이 수백m/sec가 소모되지만, 이후 고도를 더 높이는데 필요한 에너지는 점점 적게 소모됩니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">인공위성을 만드는데 고도를 올리는것보다 더 중요한것은 위성속도까지 낼 수 있느냐의 문제입니다.</span></p> <p><br></p> <p style="text-align:center;" align="center"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201506/1433132785bSCxYLaoU7ZqTZoo8wVPW2Dul.jpg" width="700" height="414" alt="3.jpg" style="line-height:14.3999996185303px;text-align:left;border:none;"></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:9pt;">[ 미국방부 DARPA에서 추진중인 ALASA ]</span></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:10pt;">미국방부 산하 DARPA(고등연구계획국)에서는 소형비행기나 전투기에 탑재해서 15km 고도 정도까지 빠르게 상승하며 그 탄력을 이용해서 발사한 미사일에 소형인공위성을 탑재해서 우주에 띄우는 방안을 연구중입니다. ALASA라는 계획인데, 저렇게 만들면 비행기에 탑재가능한 미사일의 중량제한으로 아무래도 인공위성이 무게에 제약이 심해지죠. 통상 1톤 이상은 되는 인공위성들이 상업위성의 주류임을 감안하면 고작 수십kg으로는 한계가 명확합니다.</span></p> <p><span style="line-height:1.5;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">그리고 저런 방식에서도 인공위성은 결국 총합계 1만m/sec라는 막대한 속도증분을 필요로 하는데, 비행기가 그중에서 담당하는 속도증분은 대략 1,500m/sec에 가까운 수준에 불과합니다. 미사일이 나머지 85% 가까운 에너지를 담당합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">그래서 조금이라도 비행기의 역할분담을 늘리기 위해 최근에는 F-15전투기를 이용해서 고도 15km에서 음속에 가깝게 거의 수직상승하면서 발사하는 방식까지 나오더군요. 민간제트기로는 저런 급격한 상승과 속도를 내지 못해서 군용전투기를 이용하게 되었습니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p align="center" style="text-align:center;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201506/1433132785X9kapeA7kTn1GWohU6X7XbUzcjTSHR.jpg" width="740" height="444" alt="4.jpg" style="line-height:14.3999996185303px;text-align:left;border:none;"></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:9pt;">[ 오비탈ATK의 페가수스 로켓 ]</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"></span></p> <p> </p> <p><span style="font-size:10pt;">1990년부터 개발시작한 페가수스 로켓입니다. 순수한 로켓의 </span><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:18.1818180084229px;">발사중량이 18.5~23.1톤, 페이로드 443kg. 1회 발사비용 1,100만불(약 120억원) 정도입니다. 20톤에 육박하는 중형로켓을 탑재하다 보니 그걸 나를 비행기도 대형입니다. 약 12km 고도까지 상승해서 속도가 마하 0.77 일때 수평으로 발사합니다. 아무래도 민간비행기이다 보니 급상승하는데 한계가 있죠.</span></p> <p align="left" style="text-align:left;"><br></p> <p style="text-align:center;" align="center"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201506/1433132785dKVvnkx4JVvZtfluv.jpg" width="660" height="420" alt="5.jpg" style="line-height:14.3999996185303px;text-align:left;border:none;"></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:18.1818180084229px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:18.1818180084229px;">페가수스 로켓의 독자적인 속도증분(델타브이) 보유량은 약 8,500m/sec가 넘어갑니다. 비행기가 담당하는 속도증분은 1,500 m/sec도 안됩니다. 로켓을 지상에서 발사할때 1단로켓의 속도증분 보유량은 보통 3,000m/sec 정도가 됩니다. 비행기로 2단, 3단 로켓을 끌고 하늘로 올라가지만 1단 역할 조차도 제대로 못합니다. 게다가 저 로켓은 비행기의 적재량 한계 때문에 20톤 중량이면서 고작 0.4톤 가량의 인공위성만 우주로 보낼 수 있습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:18.1818180084229px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:18.1818180084229px;">만약 일반적인 우주로켓이라면 0.4톤의 인공위성을 우주로 보내기 위해 지상에서 발사시 중량이 30톤 정도면 가능할 것 입니다. 편하게 지상에서 30톤짜리 로켓 만들어서 쏘면 될것을, 복잡하게 비행기에 20톤짜리 로켓 탑재하고 공중발사하는 어려움을 겪을 필요는 적겠죠.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:18.1818180084229px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:18.1818180084229px;">또한 0.4톤을 우주에 보내는데 필요한 비용이 약 120억원입니다. 톤당가격으로 치면 300억원 가량이죠. 저렴한 발사체로 알려진 스페이스-X의 팰컨9 v1.1 로켓은 발사중량이 500톤이고 한번에 우주로 13톤 가량을 보낼 수 있는데 발사비용이 700억원이 조금 안됩니다. 톤당 가격으로 치면 50억원대입니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;">지상에서 로켓을 쏘면 조립과 발사도 더 간편하고, 훨씬 무거운 화물을 우주로 더 쉽게 보낼 수 있는데 굳이 비행기에 탑재할 튼튼하고 복잡한 로켓을 만들 필요성이 줄어드는거죠.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;">이번에는 기구에 로켓을 장착하고 쏘아 올린다고 칩시다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201506/1433132786hHWETsKqVil4zw43Vehgovx95MBl.jpg" width="740" height="575" alt="6.jpg" style="line-height:14.3999996185303px;border:none;"></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">얼마전에 기구에 캡슐을 메달고 39km 초고공까지 올라가서 성층권 스카이다이빙을 했던 기구입니다. 고도가 높아지니까 기구가 엄청나게 팽창하죠. 그런데 저런 초대형 기구로도 캡슐은 고작 1.5톤이 채 안되는 무게입니다. 만약 로켓을 메달았으면 얼마나 작은 로켓이 될지 짐작이 되죠. 비행기처럼 수평속도 가속도 없이, 그저 고도만 높이는 기구입니다. 1.5톤 로켓이라면 고작 몇십kg의 작은 인공위성만 띄울 수 있는 수준이 될겁니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">영화 킹스맨에서 나오는 우주풍선에서 미사일 쏘는 장면이 다소 과장된 것임을 알 수 있을겁니다. 엄청 높은 고도를 빠르게 날아가는 인공위성을 수백kg의 장비를 타고 날아가서 작은 미사일로 쏘다니... 엄청난 오버 테크놀러지입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">기구로 띄우는것은 차라리 비행기를 이용하는것에 비해서 별반 효과가 없을듯 합니다. 고도는 더 높을지언정, 인공위성에게 더 중요한 수평속도는 거의 없기 때문에 기구를 이용하면 속도증분이 1,000m/sec 정도에 머물듯 합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">왜 비행기나 기구를 이용해서 인공위성, 우주선을 쏘는 방식이 활용되지 못하고 있는지 대략적인 설명이었습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">하지만!! 최근에 비행기를 이용해서 우주여행을 하는 상품들이 고안되고 있고, 여러 민간회사들이 추진하고 있습니다. 분명히 비행기로는 우주로켓을 장착하고 날아가서 쏴도 효과가 별로 없을텐데 무슨 이유일까요?</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">인공위성이 지구에 추락하지 않고 빙빙 돌려면 고도 200km 이상, 속도는 7.8km/sec 이상이어야 한다고 했습니다. 이건 위성궤도(satellite orbit)라고 합니다. 실제적인 인공위성이 되기 위한 최소조건이죠. 하지만 100km 이상의 고도를 우주권으로 분류하고 있기 때문에 만약 지상에서 100km 이상의 고도까지만 올라가면 우주여행의 조건을 최소한 충족하는 셈이겠죠?</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">100km 고도를 카르만 라인(Karman line) 이라고 합니다. 국제적인 합의로 이 고도 이상은 우주권이라고 선을 그은 셈이죠. 아까 북한 미사일 궤도 그림에서도 봤듯, 사거리 300km의 스커드 미사일 조차도 최대고도가 100km에 육박하게 꽤 높게 올라갑니다. 장거리미사일은 더 높게 올라가고요. 하지만 수평속도는 위성속도에 이르지 못합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">이것을 서브-오비탈(Sub-Orbital) 이라고 합니다. 본격적인 인공위성 궤도에는 못미치지만, 그래도 잠깐이나마 100km 이상의 고도까지 올라가서 우주권을 맛보는거죠. 최근의 우주여행 상품들은 대부분 위성궤도 우주여행이 아니라 서브오비탈 상품입니다. 우주에 가서 지구를 몇바퀴 이상 돌려면 진짜 우주로켓이 필요하고 속도증분을 1만m/sec까지 내야 하지만, 서브오비탈은 일단 수평속도는 거의 없더라도 고도만 올리면 되니까요. 속도증분이 약 2,000m/sec 정도라면 100km 가량의 고도까지 수직으로 올라갈 수 있습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">진짜 우주여행은 1만m/sec의 로켓에너지가 필요하지만, 준우주체험여행은 2천m/sec 이상만 있으면 된다는 겁니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">비행기로 우주여행선을 10km 이상의 높이까지 운반하면 적어도 1천m/sec 가량의 속도증분을 절약할 수 있습니다. 비행기에서 떨어져나온 우주여행선은 마저 1천m/sec 정도만 속도를 더 내면 100km 고도 가까이 올라갈 수 있는거죠.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">서브오비탈 우주체험여행시 비행기를 사용하면 정말 로켓의 필요한 중량을 획기적으로 줄일 수 있습니다. 그래서 개발중인 것들이 이런것들 입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p style="text-align:center;" align="center"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201506/1433132786DeMtHpjmuEGAlXKiKcPIiuymcds81.jpg" width="740" height="598" alt="7.jpg" style="font-size:9pt;line-height:14.3999996185303px;border:none;"><span style="font-size:13.3333330154419px;"> </span><span style="font-size:9pt;">[ 버진갤럭틱의 스페이스쉽2 ]</span></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">가장 널리 알려진 서브오비탈 여행용 우주비행기 입니다. 모선에 탑재되어 성층권에서 발사되어 100km 살짝 넘는 고도에서 다시 자유낙하하면서 고작 몇분간 무중력 체험 및 고공에서의 지구경치 감상이 가능합니다. 스페이스쉽2는 수평속도가 사실 형편없습니다. 대부분의 에너지를 단순히 고도를 높이는데 사용할 뿐이죠. 인공위성과는 거리가 꽤 멉니다.</span></p> <p><br></p> <p style="text-align:center;" align="center"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201506/1433132786vwCT2aXuenI.jpg" width="575" height="980" alt="8.jpg" style="line-height:14.3999996185303px;text-align:left;border:none;"></p> <p> </p> <div style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:9pt;">[ 마이크로소프트 공동창업자 폴 앨런의 스트라토 런치 ]</span></div><span style="font-size:13.3333330154419px;"> </span> <p> </p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">스트라토 런치는 보잉747 여객기 2대를 이어 붙이고, 가운데에 스페이스X의 상용로켓인 팰컨9의 2단로켓을 장착합니다. 저 로켓의 무게는 거의 100톤입니다. 자체 속도증분이 4,000m/sec에 가깝고, 여행객들은 스페이스X가 개발중인 7인용 유인우주선인 드래곤V2에 탑승하여 우주를 체험하고 귀환하게 됩니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">스트라토 런치는 완벽하게 위성궤도까지 우주선을 보내기엔 아직 어려워보이지만, 저만큼의 중량물을 비행기에 탑재한다면 1톤급의 인공위성은 위성궤도에 올릴 수도 있어 보입니다. (유인우주선 무게가 약 7톤 가량입니다)</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">그리고 팰컨9의 2단로켓은 재활용이 가능해서 다시 지상에 착륙할 수 있습니다. (요즘 실험중이죠)</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">스페이스쉽2에 비해서 훨씬 에너지가 넘치는 방식이라, 100km 고도까지만이 아닌 수백km 고도까지 상승했다가 내려올 수 있어서 더욱 긴 시간을 우주공간에서 머물 수 있을겁니다. (10~20분 가량???)</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">아마 비용은 좀 비싸겠지만 몇분이 아닌 몇십분 우주권 체험여행이라 가치는 있어 보입니다. 한번에 7명이나 탑승하는 것도 가장 많은 인원이고요.</span></p> <p><br></p> <div style="text-align:center;" align="center"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201506/1433132786yw3uTQJ1SlBaKNGFomhEzZ4feVvunCtq.jpg" width="740" height="551" alt="9.jpg" style="line-height:14.3999996185303px;text-align:left;border:none;"></div> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:9pt;">[ 아마존 창업자 제프 베조스가 만든 블루오리진의 뉴세퍼트 로켓 ]</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">스페이스X를 위협하면서 급부상중인 블루오리진의 뉴세퍼트 로켓입니다. 저번에 소개했었는데요. 실험발사중이며 조만간 실용화에 들어갈 수 있어 보입니다. 이것은 비행기를 이용한게 아니라, 그냥 우주로켓의 1단은 제외하고 2단으로만 수직발사하여 우주권까지 올라갔다가 내려오는 관광상품용입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">우주로켓의 1단은 보통 3,000m/sec 가량의 속도증분을, 2-3단이 나머지 7,000m/sec의 속도증분을 갖게 됩니다. 뉴세퍼트 로켓은 본격적인 우주로켓도 개발하고 있는 블루오리진에서 상업적 우주여행 수익창출을 위해 중간단만 뚝 떼어내서 우주까지만 상승하는 제품입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">비행기로 성층권까지 실어 나르는 방식보다는, 차라리 그냥 지상에서 조금 더 큰 로켓을 쏘더라도 여러가지 편리함이 있기 때문입니다. 비행기가 부담해주는 속도증분 1,000~1,500m/sec 정도야 로켓의 연료를 더 탑재해서 지상발사로 극복하는게 간단하기 때문이죠.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">게다가 뉴세퍼트 로켓은 유인캡슐은 따로 우주선처럼 낙하하지만, 로켓은 별도로 분리되어 역추진으로 지상에 착륙해서 재활용이 되니 굳이 비행기처럼 날개로 활공비행할 필요성을 없앤거죠.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:14pt;"><b>Tip!!) 대포를 이용해서 우주권까지 우주선을 보내면 어떨까?</b></span></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:10pt;">이런 질문도 있었네요. 일단 대포와 로켓의 차이점은, 대포는 한번 발사시 포구를 튕겨나오는 속도가 포탄이 낼 수 있는 속도의 전부입니다. 로켓은 발사후 지속적으로 연소하면서 계속 슬금슬금 가속하여 막판에 연소가 정지될때 내고 있는 속도까지 가속하게 됩니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;">K2소총은 총구속도가 약 1,000m/sec 입니다. 즉, K2소총의 속도증분은 정확히 총구속도입니다. 하지만 대기가 풍부한 지상에서 발사하기에 한꺼번에 너무 빠른 속도를 내서 대기마찰로 급격히 속도가 줄어들고, 엄청난 마찰열을 내게 됩니다. 단시간에 엄청난 가속을 하기에 만약 그 안에 인공위성이나 사람이 들어있다면??? 사람은 죽을테고, 인공위성도 어지간히 튼튼하지 않고서는 부서질겁니다. 총탄은 그냥 쇳덩어리니까 버티는거죠.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;">대포 중에서 포구속도가 가장 빠른 녀석은, 전차의 날탄입니다. 포구속도가 약 1,800m/sec까지 이르릅니다. 속도증분이 역시 로켓에 비하면 한참 적죠. 게다가 지상에서 발사하므로 총알과 마찬가지로 급격한 공기저항과 마찰열, 중력가속도를 받게 됩니다. 인공위성이나 사람을 태우긴 어려운 상황이죠.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;">작용-반작용 원리를 이용하는 로켓이 유일하게 사람과 인공위성을 우주로 보낼 수 있는 수단인 이유는, 추진력을 조절하면서 느릿느릿하게 충분한 시간동안 사람(또는 인공위성)이 버틸 수 있는 가속도로 위성속도까지 도달할 수 있기 때문입니다. 사람을 태운 우주로켓은 연소 전구간에서 최대 중력가속도가 3~4G를 넘지 않도록 조절합니다. 무인화물로켓은 그보다 약간 더 빨리 가속하기도 합니다. 대포나 총처럼 발사시 순간 중력가속도가 수백G를 넘어가는것은 사용할 수 없습니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;">요즘 개발중인 신무기인 레일건이라는 녀석은 포구속도가 무려 2,500m/sec에 육박할 수도 있다고 합니다. 수직으로 쏘면 포탄이 100km가 넘는 고도로 올라가서 우주에 도달할 수 있는 속도증분이죠. 하지만 역시 발사시 중력가속도가 엄청나서 우주선이나 인공위성을 쏘는 용도로는 약간 어려울듯 합니다. 워낙 속도가 빨라서 발사시 고작 몇초만이면 대기 저층부를 벗어날 수 있어서 대기저항이나 마찰열에 의한 속도손실도 일반적인 대포에 비해선 약간 덜하겠지만, 어쨌든 날아가면서 서서히 속도를 올리는 방식이 아니라서 튼튼한 금속탄환이나 쏠 수 있겠죠.</span></p> <p><br></p> <p><br></p> <p><br></p> <p>[ References ]</p> <p><br></p> <p>1. <a target="_blank" href="http://www.citizensinspace.org/2012/04/airborne-launch-assist-space-access/" target="_blank" class="con_link">http://www.citizensinspace.org/2012/04/airborne-launch-assist-space-access/</a></p> <p>2. <a target="_blank" href="http://en.wikipedia.org/wiki/File:Lockheed_TriStar_launches_Pegasus_with_Space_Technology_5.jpg" target="_blank" class="con_link">http://en.wikipedia.org/wiki/File:Lockheed_TriStar_launches_Pegasus_with_Space_Technology_5.jpg</a></p> <p>3. <a target="_blank" href="http://lasp.colorado.edu/home/sorce/mission/launch/" target="_blank" class="con_link">http://lasp.colorado.edu/home/sorce/mission/launch/</a></p> <p>4. <a target="_blank" href="http://www.wired.com/2012/06/mid-air-rocket-launch/" target="_blank" class="con_link">http://www.wired.com/2012/06/mid-air-rocket-launch/</a></p> <p>5. <a target="_blank" href="https://howthingsfly.si.edu/sites/default/files/image-large/EarthAtmosphere-2_lg.jpg" target="_blank" class="con_link">https://howthingsfly.si.edu/sites/default/files/image-large/EarthAtmosphere-2_lg.jpg</a></p> <p>6. <a target="_blank" href="http://www.gixxer.com/forums/showthread.php?t=342392&page=3" target="_blank" class="con_link">http://www.gixxer.com/forums/showthread.php?t=342392&page=3</a></p> <p>7. <a target="_blank" href="http://thefutureofthings.com/5837-space-ship-two-unveiled/" target="_blank" class="con_link">http://thefutureofthings.com/5837-space-ship-two-unveiled/</a></p>