지식보관소_ 비행기로 발사되는 로켓 Strato launch system이야기

 

 

인류 최초 유인 달탐사선인 아폴로 프로젝트가 끝난 지

45주년이 되었지만

여전히 유인 우주여행은 쉽지 않은 과제입니다.

 

가장 큰 이유는

지구 궤도를 벗어나기 위해서는

엄청난 에너지가 든다는 것과

그 이후로 아직까지 이 에너지를 내기 위한 새로운 방법이

등장하고 있지 않기 때문입니다.

 

결국 우주로 가기 위한 엄청난 에너지를

화학적인 방법으로 충당하기 위해서는

우리는 다단식 로켓을 사용해서

다 사용한 연료와 엔진을 계속해서 버리는

소모적인 방법으로 우주 탐사를 해야만 했고

이 비싼 로켓을 일회용으로 사용한다는 건

엄청난 비용의 부담을 불러왔죠.

 

사실 엔지니어들은

이러한 문제를 해결하기 위해서

수많은 노력을 해왔습니다.

가장 대표적인 것이 우주 왕복선인데요.

 

우주 왕복선은 고체 연료 부스터와

액체 연료통, 그리고 우주 왕복선으로 구성이 되어 있습니다.

상대적으로 저렴한 고체 부스터와 액체 연료통을 가지고

대기권을 돌파하게 되면

왕복선이 궤도를 형성하고서

지구로 돌아와서 재사용을 한다는

그런 획기적인 계획이었고

우주 비용을 낮춰줄 대안으로 생각이 되어 왔습니다.

 

하지만 실상은 달랐죠.

실제로는 지상으로 착륙한 왕복선을 점검하기 위해서

꽤나 많은 인력이 필요했을 뿐만이 아니라

챌린저호 폭발 사건과 콜롬비아호 폭발 사건은

우리에게 큰 충격을 안겨줬습니다.

 

...

 

더 큰 문제는 콜롬비아호 폭발 사고의 원인인데

발사 시에 왕복선에 가해졌던 작은 손상으로 인해서

단열재가 떨어져 나갔고

그 눈에도 보이지 않는 작은 결함 때문에

타고 있던 승무원 7명이 전원 사망하게 됩니다.

 

이 사건으로 우주여행은 위험하다는 그런 여론이 생기면서

이후 우주 예산이 대폭 삭감되었을 뿐만이 아니라

우주왕복선의 발사 비용까지 올라갔죠.

 

이와 같은 사고를 예방하기 위해서

우주왕복선의 유지보수 시간과 점검 시간, 그리고 인력이

대폭 늘어났으며

늘어난 인력과 시간은 그대로

우주 왕복선의 발사 비용을 높여주는 효과를 가져왔습니다.

 

그러다 보니 결국 우주왕복선의 발사 비용은

기존 로켓 발사 비용보다 비싸지게 되었고

결국 현재는 모든 우주 왕복선은 폐기되었습니다.

 

결국 우주 왕복선의 폭발 사고는

이후 10년이 넘게

우주 기술이 제자리걸음을 하게 만든 원인이기도 합니다.

 

하지만 엔지니어들은 포기하지 않았고

스페이스X는 현재 재사용 로켓을 만들면서

기존 로켓의 발사 비용을 10분의 1까지 줄여버렸습니다.

그리고 그 노력은 아직도 이어지는 중이죠.

 

그런데 우주 발사 비용을 줄이는 방법은

사실 여러 가지가 있습니다.

전에 제가 세이버 엔진으로 소개했던 SSTO방식도 존재하고

스페이스X 같은 방법도 존재합니다.

 

거기에다가 우주 엘리베이터나 스카이 훅이나 매스 드라이브 같은

비로켓 사용 방법도 존재하는데

이런 모든 방법들은 결국 쉽지 않다는 단점이 있어왔습니다.

 

그런데 미국의 우주 항공회사 Stratolaunch는

스페이스X의 방법과 SSTO의 두 가지 방법의 장점을 결합해서

현실적으로도 만들기가 쉬우면서

발사 비용까지 저렴한 스트라토 런치 시스템을 공개합니다.

일명 비행기에서 로켓을 발사해 버리는 페가수스 로켓입니다.

 

로켓이 다단식이 되는 이유는

궤도에서 마하 23 이상의 속도에 달성해야 하는데

이를 위해서 많은 연료를 가져가다 보니까

대기권에서 필요한 연료의 상당수를 써버리는 문제가 존재해 왔습니다.

 

페가수스 로켓은 이 한계를 극복하기 위해서

가장 거대한 초대형 항공기에 로켓을 장착시켜서

최대한 높은 궤도에서

로켓을 발사시키는 개념입니다.

마치 전투기에서 미사일을 발사시키듯이

발사된 로켓으로 궤도에 도달하는 것이죠.

 

일명 항공기 발사 시스템이라고도 불리는 이 기술이

가지고 있는 그런 장점은

비용도 저렴하면서

개발 비용도 로켓보다 저렴하고

만들기도 쉽다는 것입니다.

 

그렇기 때문에 Strato launch system 이외에도

버진 갤럭틱에서도

항공기 발사 시스템을 이용해서

준궤도 진입 테스트를 이미 끝낸 상태입니다.

 

심지어 이런 방법은

이미 여러 차례 발사 시험에 성공했을 뿐만이 아니라

올해 준궤도 우주 관광 여행상품을

이미 예약 판매하고 있습니다.

 

1회 탑승 비용은 25만 달러(약 3억원)로

가격이 굉장히 합리적이어서

이미 2023년까지 예약이 꽉 차 있을 정도로

굉장히 인기 있는 상품이기도 합니다.

 

이 방법의 또 다른 장점은

탑승 방법이 비행기와 동일하게 탑승하고 내릴 수가 있다는 것 또한

우리에게 매우 친숙하다는 것입니다.

 

거기다가 Stratolaunch 항공기에는

이륙 중량이 허용하는 한

굉장히 다양한 로켓을 탑재시킬 수 있다는 것 또한 장점입니다.

 

일반 승객의 관광 이외에도

저렴한 소형 인공위성 발사나 군사 목적으로도 사용될 수가 있습니다.

 

만약 Stratolaunch의 전투기 중량의 비행체를 탑재시키면

궤도에 진입은 못하지만

대신에 성층권보다 높은 중간 궤도 이상의 높이에서

준궤도 비행을 할 수 있는 비행체를 만드는 것 또한 가능합니다.

 

이번에 공개된 Talon-a의 경우에

궤도 진입은 할 수가 없지만

높은 고도에서 마하 6 이상의 속도를 낼 수 있는 그런 비행체입니다.

 

이론상 마하 8까지도 가능한 이 비행체가

더욱더 호기심을 자극하는 이유는

이 비행체에 탑재되는 화물부터 비행 목적까지

전부 다 비밀로 유지된다는 것입니다.

 

만약 Stratolaunch에서 발사되는 비행체가

군사적 활동을 할 수 있다는 것이 증명이 된다면

중간권이나 우주 궤도에서 전투가 가능할 것으로 예상이 되어지는

6세대 전투기 시스템으로 활용될 여지도 충분히 존재합니다.

 

20,000km/h의 속도로 준궤도 우주여행을 하면 어떤 느낌일지

그리고 무중력이 되면 어떤 느낌일지

직접 경험해 보고 싶네요.

그럼 이만.