로켓에 날개를 부착합니다. 날개를 부착하는 이유는 여러가지 인데요.. 날개 없이도 로켓을 쏠 수도 있습니다. 로켓의 날개는 비행기 날개와 조금 다르기 때문이죠.
"로켓이 우주까지 날아가면 날개는 쓸모가 없다!"
로켓은 비행기와 다르게 우주공간에서도 날 수 있습니다. 왜냐면 연료를 태우는데 꼭 필요한 산소를 아예 몸통안에 넣고 있기 때문입니다. 그런데 날개는 공기가 있는 대기권에서만 쓸 수 있습니다. 로켓은 우주까지 날아가는데 우주에서는 날개는 쓸모가 없어지죠. 무거워서 오히려 방해만 됩니다.
비행기의 날개는 비행기를 뜰 수 있는 힘, 양력을 만들어줍니다. 하지만 로켓의 날개는 양력 보다는 로켓이 똑바로 날아갈 수 있도록 조종해주는 역할을 합니다. 그래서 로켓의 날개는 비행기보다 작고, 꼬리쪽에 붙어 있습니다.
하지만 로켓의 꼬리날개도 공기가 있는 대기권에서나 효과가 있지, 30km가 넘는 높은 곳에 올라가면 공기가 거의 없어서 무용지물이 됩니다. 그래서 우주로켓은 처음에 발사하는 1단로켓에서나 꼬리날개가 쓰이고, 2단 이상에서는 날개가 거의 안쓰입니다. 전투기를 격추시키는 미사일은 비행기가 날아다니는 높이까지만 쓰이므로 꼬리날개가 중요합니다.
아래 동영상은 로켓을 지상에서 발사했을때 꼬리날개가 있는것과 없는것이 어떤 차이가 있는지 비교 입니다. 동영상은 KSP (Kerbal Space Program)라는 놀라운 게임으로 시뮬레이션 한것입니다. 비록 게임이지만 실제 로켓원리를 거의 똑같이 재현하고 있어서 나사(NASA) 직원들도 이 게임으로 로켓 제작할때 영감을 얻고 있습니다.
처음 지상에서 로켓을 발사하면 바람 등의 영향으로 로켓이 어디로 갈지 정확히 조종하기 어렵습니다. 그래서 꼬리날개를 부착해서 똑바로 날아갈 수 있도록 합니다. 물론 20~30km 이상의 높은 곳에서는 대기가 거의 없어서 날개의 효과가 사라지지만 그런 높은 곳에서는 또 바람이 거의 안불어서 로켓은 똑바로 날아가는 편입니다.
"로켓의 날개는 처음 발사하고 비행기가 날아다니는 높이까지만 효과가 있습니다."
이번에는 로켓의 날개로 방향을 조종하는 방법입니다. 그냥 고정된 꼬리날개만 붙이면 로켓의 방향을 조종할 수 없습니다. 만약 방향도 같이 조종하고 싶으면 날개를 움직이면 됩니다.
위와 같이 로켓의 꼬리날개를 움직여서 방향을 조종하는 경우는, 전투기 미사일 같이 정확한 유도가 필요한 로켓들에 쓰입니다. 우주로 날아가는 로켓은 처음에는 그냥 수직상승하기 때문에 저렇게 날개를 움직이진 않습니다. 그냥 고정 날개로 똑바로 날아가도록 도와만 줍니다.
우주로켓을 보면 날개가 있던, 없던 발사하고 차차 기울어지는것을 봤을겁니다. 날개도 없는데 어떻게 기울어질까? 그것은 로켓 배기가스가 나오는 꽁무니의 노즐을 움직이기 때문입니다. 우주로켓들은 주로 노즐을 조금씩 움직여서 방향을 조금씩 조절할 수 있습니다.
로켓의 노즐을 움직이는것을 '추력편향'이라고 합니다. 추력편향을 이용하면 공기가 전혀 없는 우주공간에서도 로켓을 조종할 수 있습니다. 왜냐면 날개처럼 공기의 흐름을 조절하는게 아니라, 로켓의 전진하려는 힘을 살짝 기울여서 방향을 바꿔주기 때문이죠. 공기의 도움 없이 순전히 힘만 가지고 방향을 바꾸는거라서 우주에서도 적용이 됩니다.
그런데 꼬리날개, 추력편향 노즐 가지고는 아주 세밀한 방향전환이 어렵습니다. 그리고 로켓이 처음 발사되면 바람 영향 등으로 로켓이 빙빙 회전하기도 해서 매우 위험합니다. 꼬리날개나 노즐 말고도 매우 작은 초소형 로켓엔진을 로켓 곳곳에 부착해서 그걸로 방향을 조종하기도 합니다.
자세제어시스템(RCS : Reaction Control System)이라는건데요~ 초소형 로켓엔진을 여러방향으로 부착해서 필요할 때마다 그것을 점화시켜서 방향을 조절합니다. 실제로 우주로켓들은 RCS를 매우 많이 사용하고 중요한 기술입니다.
우주공간에서 우주선들이 도킹하거나, 방향을 전환할때는 반드시 RCS가 필요합니다. 인공위성들도 RCS를 부착하고 만약 그 연료가 다 떨어지면 우주에서 미아가 되거나, 지구로 추락해서 불타버립니다.
로켓의 방향 조종에는 이것 말고도 몇가지 더 다양한 기술이 쓰입니다. 하지만 꼬리날개와 추력편향엔진, RCS가 가장 대표적인 조종 방법이고요... 날개는 로켓이 비교적 낮은 고도에서나 효과가 있어서 우주에서는 불필요합니다.
높은 고도까지 올라가지 않는 로켓이나 미사일들은 가장 간편한 꼬리날개를 이용해서 방향 전환을 주로 합니다. 우주로켓들은 과거에는 작은 꼬리날개가 종종 쓰였지만 최근에는 거의 안쓰이고 추력편향엔진과 RCS로 조절하는 편입니다.
( KSP란 무엇인가? )
원래는 게임인데, 워낙 로켓의 원리를 정확하게 구현해서 어떠한 로켓 게임, 시뮬레이션 보다도 사실적입니다. 레고 조립하듯 수많은 부품을 자유롭게 조립할 수 있습니다.
[ 제가 심심해서 만들어본 러시아의 미르 우주정거장 ]
NASA의 연구원들도 자녀들에게 우주로켓, 우주항해 등의 원리를 알려주기 위해 많이 즐기고 있답니다. 하지만 기본적인 우주로켓의 지식이 없으면 처음에는 어른들도 매우 어려운 게임입니다. 수없이 로켓 막 만들어서 쏘고 실패하다가 경험적으로 언젠가 원리를 체득하게 되면 우주항공학 전공자보다도 더 능숙하게 우주선을 우주로 보낼 수 있습니다.
이 게임을 즐겨하는 인물중에서 제일 유명한 사람은, 테슬라 모터스(전기자동차), 스페이스X(민간 우주로켓) 창업자로 유명한 앨런 머스크가 있습니다. 앨런 머스크는 KSP를 통해서 우주로켓을 실제로 구상했으며, 향후 인류 역사에 가장 큰 영향을 끼친 사람이 될지도 모릅니다. 화성에 식민지를 건설한다는 계획을 실제로 실행하고 있으니까요.
