100
2012-12-21 15:02:12bgm - Jason Mraz - Fly me to the moon (Live on Radio Hamburg 05/30/2008)
일베에 우주관련 글은 별로 없는거 같아서 대선전에 썼던 글인데, 몇번 재업해봐도 아슬아슬하게 일베 문턱을 못 넘네.
나만 재밌어서 그런건지 일베에 올라가면 많이들 보고 즐길 수 있을거라 생각했는데 아닌가 보다.
각설하고
달탐사와 우주경쟁에 대해 자세히 다루려면 분량이 엄청나져서, 새턴 V 로켓에 대해서만 이야기 해보려고 한다.
전문 지식글보다는 이모저모 재미있는 내용들을 간추려 볼게.
새턴 V 로켓은 지금까지 인류가 만든 최대 크기, 최대 추력의 발사체로 그 크기 또한 갱신된 적이 없는 1960년대 후반 NASA의 달탐사 주력 로켓이다.
새턴 V 로켓 - 우주왕복선 - 앞으로 달기지 건설에 사용될 예정인 아레스 로켓의 크기 비교.
"세계의 눈이 지금 우주를 향해, 달과 그 너머 행성들을 향해 있습니다. 그리고 우리는 맹세했습니다. 우주가 적의에 차 있는 정복의 깃발(=소련) 아래 지배되도록 좌시하지 않고, 자유와 평화의 깃발 아래 지배되도록 할 것을. ...(중략)... 우리는 달에 갈 것입니다. 우리는 10년 내에 달에 갈 것이고, 다른 일들도 할 것입니다. 쉽기 때문이 아니라, 어렵기 때문입니다."
-존 F 케네디, 1962년 9월 12일 휴스턴 연설
아폴로 계획을 10년 기한으로 잡은 케네디 대통령 덕분에, 미국의 모든 과학기술 역량과 국력이 달탐사에 집중되었고, 이 거대한 로켓을 3-4달마다 발사하는 기염을 토하게 된다.
인류를 달에 보내기 위해서 여러 가지 방법을 모색하다가
1. 우주비행사를 태운 우주선을 지구 공전궤도를 벗어나 달까지 보냄
2. 모선은 달궤도를 공전함
3. 착륙선이 모선으로부터 분리되어 달에 착륙하였다가, 달을 떠나 모선과 도킹
4. 모선이 지구로 귀환
이라는 달 주회 궤도 랑데뷰 방식이 사용되었는데, 이 계획을 달성하기 위한 로켓은 적어도 100톤 이상의 적재물을 싣고 지구 궤도까지 올라갈 추력을 가지고 있어야 했고 이런 로켓은 전무후무했지. 참고로 새턴로켓 꼭대기에 있는 우주비행사용 비상탈출로켓의 추진력이 미국 초창기의 로켓들과 비슷한 수준.
우주개발과 로켓개발의 아인슈타인이라 할수있는 독일출신 과학자 베르너 폰 브라운 ( V2 로켓을 만들어 런던을 민주화시키던 그분) 박사는 이러한 로켓을 만들기 위해 기존의 엔진과 추진체를 완전히 재설계하여 새턴 V라는 희대의 역작을 완성하게 됨.
사람보다 엔진의 노즐이 더 큼 ㅎㄷㄷ...
총 3단으로 이루어진 새턴 로켓은 5개의 F-1 엔진으로 이루어진 1단, 그리고 J-2엔진 5개로 이루어진 2단, J-2엔진 1개로 2번 점화하는 3단이 조립된 형태임.
밑의 깨알같은 사람이 보이노? 길이 110m의 위엄 ㄷㄷ해
새턴 V 의 전체 길이는 110.6 m, 직경은 날개 부분을 제외해도 10 m, 총중량 2,721톤으로,
지구 저궤도에 118톤의 인공위성을 쏘아 올릴 수 있는 능력을 가졌다.
런던의 세인트 폴 대성당보다 단 1피트 작다고 함. 강력한 F-1 엔진과 J-2 엔진의 힘은, 지상에서 연소 시험을 할 때는 근린 가옥의 창을 파괴해 버릴 만큼이나 컸다고.
총중량은 2700톤에 육박하고 이 중 대기권을 탈출하기 위한 1단 로켓이 중량의 대부분을 차지하는데,
1단로켓은 무게가 2,000톤에 달하며, 대부분 연료인 등유 (!) 와 산화제인 액체 산소이다.
전체 길이는 42 m, 직경은 10 m 로, 5기의 F-1 엔진이 3,460톤(34MN)의 추진력을 발휘해, 발사 후 2분 30초 만에 고도 61 km까지 도달시킨다.
이때의 속도는 마하 8, 시속 9,921km.
이것을 마력으로 환산하면 1억 6,000만 마력에 이르러, 인류가 만든 모든 엔진 중에서 가장 강력한 것이다.
실감이 안가는 게이를 위해 F-1엔진 하나만 떼어보면, 6.7MN의 추진력이란 것은
지하철 2호선 신형 전동차 10량 편성의 무게는 약 343톤, F-1 엔진을 지하철 2호선 10량에 연결해서 가속한다면
가속도는 약 20m/s²가 되고, 제로백까지 약 1.4초가 걸림. 힘좀쎄노?
2단은 액체수소와 산소로 이루어져있고, 6분 간에 걸쳐 연소해, 기체를 고도 176 km, 속도를 탈출 속도 전인 시속 25,182 km(초속 7 km) 에까지 가속시킨다.
3단로켓은 지구궤도 탈출이나 수정에 사용되었고 그때 그때 임무에 따라 다르게 사용되었음.
이에 대항하는 동시대의 소련 발사체는 N-1 로켓이었는데, 거대한 추진력을 얻기 위해 폰브라운 박사는 새로운 엔진을 설계했지만
불곰국이 선택한 방법은..
기존에 잘 쓰던 작은 로켓들을 30뭉치.... 달아서 쏘는 것이었음. 현재의 기술로도 그 많은 추진체를 컨트롤 하는것은 불가능하다고 하는데, 컴퓨터 하나가 장롱만하던 그시절엔... 기계적으로 복잡해지는것은 말할 것도 없고. 결과는 엔진진동에 의한 연쇄 폭발 ㅋ
구조만 봐도 어느 쪽이 더 성공가능성이 높을지 감이 오노?
결국, 13차례의 새턴V 로켓 발사가 한번도 실패한 적이 없었던 반면(아폴로 13호도 발사 자체는 성공) 4차례 이루어진 시험 비행 중 N-1 로켓이 성공한 적은 한 번도 없었다. 시험 비행은 모두 1단 로켓 분리 전에 실패....가장 긴 비행은 107초로, 1단 로켓 분리 직전에 폭발.. 2차 발사시험때는 옆에서 대기하고있던 3호기까지 날려먹게 돼. 폭죽 ㅍㅌㅊ?
결국 1974년 5월에 소비에트 연방의 유인 달 착륙 계획이 중단되었고, 이에 따라 N-1 로켓의 개발도 같은해 8월에 중단되었다.. ㅠㅠ
달 무인 탐사선 분야에선 시기적으로 소련이 미국에 한참 앞섰지만, 추진체의 '혁신'이 없었기에 우주개발 경쟁의 최종 승자는 미국의 몫이 되었다.
아폴로 4호(1967)부터 17호, 스카이랩(1973)까지 13회의 발사 장면.
아폴로 11호에 탑승하여 달에 착륙한 버즈 올드린의 발자국.
몇번의 예행 연습을 거쳐 아폴로 11호가 드디어 달에 인류를 보내게 되었지. 마지막으로는 새턴 V 로켓을 이용하여 미국 최초의 우주 정거장인 스카이랩을 쏘아 올리게 됨.
그당시 인류가 만든 기계중 가장 강력, 거대하고 복잡한 물건이었음에도 불구하고 13회의 발사에 한번도 실패한 적이 없다는 점에서도 이 로켓은 가히 전설이라고 할 수 있도다.
다만 문제는 이 로켓 하나하나가 천조국에게도 큰 예산부담이 되었다는 것이지. 1964년부터 1973년에 걸쳐, 새턴 V 를 위해서 사용된 예산은 총액 65억 달러로, 1966년엔 12억 달러나 사용했어. 이걸 요즘의 화폐 가치로 환산하면, 대략 320 - 450억 달러가 된다. 우리나라 올해 총 예산이 325조인데 10%를 넘네...
새턴 V 로켓 1회의 발사에 사용되는 비용은, 24 - 35억 달러(2007년도 환산)가 된다. 아폴로 계획이 중지된 최대의 이유는, 엄청난 비용에 따른 반대 여론이 심화되었기 때문이었어. 1966년 NASA는 총액으로 45억 달러의 예산을 받고 있었는데, 이것은 그 당시 미국의 GDP의 0.5%에 상당했다. 결국 인간의 달착륙에 성공하고 소련과의 우주경쟁에서 확실히 승리했지만, 그 후로 미국을 비롯한 세계의 관심이 급속도로 식는데다 기술적 한계에 부딪혀 달탐사는 이득이 없는 임무가 되어버렸어. 결국 새턴 V로켓은 후속기가 개발되거나 개량되지 못하고, NASA는 '저렴한 우주여행'을 표방한 우주왕복선 개발로 방향을 전환하게 된다. (잦은 사고와 복잡한 구조때문에 우주왕복선도 결코 싸지는 않았지만)
결국 지금까지 달에 사람을 보낸 국가는 미국이 유일하다.
이제 겨우 궤도위성을 발사하니마니 하는 우리나라는 우주기술 면에서 아직 갈길이 멀다고 할 수 있지.
아폴로 11호의 발사장면을 끝으로 글을 마칠게.
3줄요약
1. 새턴 V 로켓이 인류를 달에 보냄.
2. 새턴 V 로켓이 제일 크고 힘쎄고 체고시다.
3. 비싸서 이제 안씀.
지금까지 인류 사상 최고의 역운지 기계인 새턴 V 로켓에 대해 알아보았다.
다음에 시간이 되면 아폴로 계획에 대해서도 써 볼게.
무엇보다도 자극받은 능력자 일게이들이 우주관련 지식글좀 많이 써줬으면 좋겠다.
