우주를 향한 인류: 로켓의 발전
1969년 7월 16일.9:32 am.
카운트다운이 시작됐다.
10. 9. 8. 7… 4...3 … 2… 1…Liftoff.
수천 톤의 추력을 뿜어내며 우주를 향해 날아오른 새턴(Saturn) V로켓.
그 위력은 사람이 만들었는지 의심이 될 정도로 대단했다.
그리고 4일 뒤 달에 착륙한 Apollo 11과 암스트롱은 인류의 무한한 가능성을 증명했다.
아름답지 않은가?
가히 로켓은 우주산업의 꽃일 뿐만 아니라 인류 기술의 정점에 서 있다.
새턴 V 로켓의 추력(엔진에서 발생하는 힘)은 3500 톤.
새턴5 로켓과 자유의 여신상가장 무거운 코끼리가7톤임을 감안하면
코끼리 500마리 무게에 달하는 힘을 이용한 것이다.
하지만 공교롭게도 로켓의 아름다움에는 큰 대가가 따른다.
로켓개발에 들어가는 엄청난 연구비용, 시간, 기술력 때문에
수 많은 나라들이 우주의 진입장벽을 넘지 못하고 있다 .
물론, 여기에 우리나라도 포함된다.
나로호 개발 당시 우리나라는 로켓의 2단과 3단을,
러시아가 가장 어려움이 많은 1단을 담당했다.
*1단은 로켓의 맨 아랫부분으로 가장 많은 추력이 요구된다.
하지만 기술 유출을 방지하기 위해 러시아의 1단 제작은 비밀리에 행해졌고
한국의 기술자들은 침을 흘리며 눈을 돌릴 수 밖에 없었다.
그렇다면 왜 로켓 개발이 그토록 어려운 것일까?
바로 로켓에 들어가는 연료의 연소과정 때문이다.
로켓은 폭탄이나 다름없기에 이를 조절하는 것은 피와 땀이 필요하다.
다행히도 20세기의 기술적인 도약에 힘입어 인류의 로켓기술은 어느정도 자리를 잡았다.
어떻게 여기까지 왔을까?
오늘은 로켓의 역사에 대해서 알아보자.
로켓의 시초
현대 로켓 기술은9세기 당나라의 흑색화약에 시초를 둔다.
중국의 4대 발명 중 하나인 화약은 고체상태의 물질을 태우면서 발생하는 폭발을 이용하였고
얼마 지나지않아 송나라는 몽골을 상대로
‘신기전’의 초기모델이라고 볼 수 있는 막대 로켓화살을 사용했다.
막대 로켓화살그리고 이내 송을 흡수한 몽골은 대대적인 정벌활동을 통해서 로켓기술을 유럽에 전파했다.
하지만 이를 우주에 응용한 것은 20세기에 들어서였다.
이에 기여한 3명의 위인은 다음과 같다.
로켓의 3대 아버지
1. 콘스탄틴 찌올콥스끼 (Konstantin Tsiolkovsky)
현대 우주항행학(astronautics)의 아버지라고 불리는 소련의 과학연구원 찌올콥스끼.
그는 400개에 달하는 저작물로 로켓을 이용한 우주항해를 제안했고
1903년에는 “Explorationof the World Space with Reaction Machines”을 통해
현대 우주산업에 있어서 액체연료의 표범이라고 할 수 있는
액체 수소와 액체 산소 로켓을 제시했다[1].
2. 로버트 고다드 (Robert Goddard)
현대 로켓공학의 아버지로 각광받는 미국의 로버트 고다드.
1926년 그는 세계 최초로 액체연료 로켓을 발사하는 데 성공했다.
로버트 고다드가 만든 세계 최초의 액체연료 로켓비록 2.5초의 비행시간과 높이 12.5m에 빛나는 초라한 성적이었지만
고다드는 이후 34개의 로켓을 발사하면서
시속 885 km까지 가속시키는 쾌거를 이루었다[2].
3. 헤르만 오베르트 (Hermann Oberth)
또 다른 로켓공학의 아버지로 불리는 독일의 헤르만 오베르트.
1923년 그는 “The Rocket into Planetary Space”를 출판하면서
우주에서의 로켓항해를 기술했고 이 때문에 세계 곳곳에 로켓협회들이 탄생했다.
현대 로켓의 기원
현대사회에서 독일의 기술력은 세계 최고라 해도 과언이 아니지만
세계 2차 대전 당시 독일의 로켓은 그 누구도 따라올 수 없었다.
당시 독일의 북동부 페뉴문데(Peenumunde) 지역에 우주프로그램을 설치한 나치는
액체연료 기반의 V2로켓을 개발하고 다양한 로켓 실험을 감행했다.
물론 그 중심에는 앞서 언급한 오베르트가 있었다.
나치의 지원 아래 오베르트는 로켓 개발에 직접적으로 관여하게 되었고
결국 영국을 겨냥한 V-2 로켓 개발에 성공했다.
독일의 V-2 로켓다행히도 V-2는 전쟁이 끝나갈 무렵에 완성되어 전쟁의 성패에 영향을 미치지 못했지만
나치의 우수한 기술력을 차지하기 위해
미국은 페이퍼클립 작전 (Operation Paperclip)으로 1600명의[3],
소련은 오소아비아킴 작전(OperationOsoaviakhim)으로 약 2000명[4]의
나치 연구원들을 자국 우주프로그램에 대거 유입시켰다.
냉정체제와 우주
세계 2차대전 이후 냉전체제에 돌입한 미국과 소련.
군목적으로 로켓의 무한한 가능성을 느낀 두 나라는
독일 연구원들과의 시너지를 통해 로켓 개발에 착수했다.
특히 고다드의 헌신이 있었던 미국의 로켓기술은 독일의 과학자들도 놀라게 했다고 전해진다.
우선적으로 탐사로켓 (sounding rocket) 개발에 공들인 미국은
대륙간 탄도 미사일 개발에 성공했다.
하지만 선수를 친것은 오히려 소련이었다.
1957년 10월 4일.
소련은 Sputnik인공위성을 우주로 보내 지구를 공전하게 만든는 위대한 업적을 남기게 되었다.
그리고 한 달이 채 지나지 않은 상황에서
소련은 라이카(Laika) 라는 강아지를 태운 Sputnik 2를 우주로 발사했다.
*아쉽게도 라이카는 온도제어시스템의 오류로 인해 비극적인 결말을 맞이했다.
이에 질세랴.
미국은 1958년 1월 31일에 Explorer1인공위성을 발사하는 데 성공했고
그 해 10월에 우리가 너무도 잘 아는 NASA가 탄생했다.
현대 우주산업
로켓의 발전에 힘입어 현재 인류는 다양한 인공위성과 탐사미션을 바탕으로
우주를 정복해 나아가고 있다.
1977년 NASA가 발사한 Voyager 1은 2018년 1월2일 기준으로
태양의 영향권 밖인 210억km의 거리에 자리하여
현재까지 태양으로부터 가장 멀리 이동한 탐사선이다[5].
2011년에 조립이 완성된 국제우주정거장 (International SpaceStation)은
축구장 1개 크기로 태양과 달 다음으로 하늘에서 가장 밝은 물체이다.
이외에도 수 많은 미션들이 있으며 이제는 미국과 소련 뿐만 아니라
중국, 일본, 인도, 유럽을 비롯한 여러 국가들이 우주에서 활동하고 있다.
물론 우주의 미래는 더욱 밝아 보인다.
냉전체제 이후 NASA에 대한 미국의 정부지원이 4.41%에서 .5% 줄어든 상황이었지만[6]
트럼프 대통령이 달을 비롯한 화성에 가겠다고 선포했으니 미국의 행보도 관심이 간다.
화성을 겨냥한 NASA의 우주계획또한 한국의 한국항공우주연구원 (KARI)도 2020년까지 달궤도선과
2030년까지 화성착륙선을 계획하고 있으니 미래가 기대될 뿐이다.
우주를 향한 인류의 도전!
불가능은 없다고 생각한다.
[1]https://www.space.com/19994-konstantin-tsiolkovsky.html
[2]https://web.archive.org/web/20080814042611/http://astronautix.com/lvs/goddard.htm
[3]Jacobsen, Annie (2014). Operation Paperclip: TheSecret Intelligence Program to Bring Nazi Scientists to America. New York:Little, Brown and Company.
[4]Exorcising Hitler; The Occupation and Denazification ofGermany, Frederick Taylor, Bloomsbury Press
[5]https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status/
[6]https://www.theguardian.com/news/datablog/2010/feb/01/nasa-budgets-us-spending-space-travel
