한국항공우주연구원

자막

Q. 발사 준비에 하루 넘게 걸리는 이유는?
Q. 로켓이 부서지는 것 같아요!
Q. 분리한 단 어디 떨어질까?
Q. 로켓도 운전을 한다?
Q. 위성 모사체가 지구로 떨어진 이유는?

그것이 궁금하다
누리호 발사 5가지 질문

Q. 발사 준비에 하루 넘게 걸리는 이유는?

조립동에서 나와 발사대에 기립한 누리호는
발사까지 하루가 넘는 준비과정을 거칩니다
세계 어느 나라든 우주발사체는 비슷한 준비과정을 거치죠
(*발사 6시간 전 : 기밀시험, 퍼지(purge, 이물질 제거)
3시간 전 : 추진제 충전
1시간 전 : 전자장비 시스템 점검)

자동차 처럼 미리 주유를 해놓을 수 있다면 얼마나 좋을까요?
그럴 수 없는 가장 큰 이유는 극저온 산화제입니다
(*산화제 : 영하 183도의 극저온 액체산소)
산화제는 충전 직후부터 기화하기 때문에
충전한 상태로는 보관이 불가능하죠
(연료를 맹렬하게 태워주고 산소 없는 우주에서도 필수)

불편하고 까다롭지만
전 세계 우주개발국이 액체로켓을 고집하는 이유가 있습니다
(비상종료 혹은 비행종단시스템 가동 가능)

고체연료를 사용하는 탄도미사일과는 달리
위험상황에서 발사를 중단할 수 있고
연소효율이 높아 과학적·평화적 우주탐사에
훨씬 적합하기 때문입니다
(고체연료 탄도미사일 : 순간적인 추력이 강하다
액체연료 우주발사체 : 비추력(연비)이 높다)

Q. 발사할 때 떨어지는 흰 가루와 연기의 정체는?

이륙 장면을 자세히 보면
무언가 부서지듯 떨어져 나옵니다
동체 외벽에 두껍게 쌓인 얼음층이
로켓 진동으로 자연스럽게 이탈하는 것이죠
극저온 액체산소를 충전하면 외벽 온도가 낮아지고
공기 중의 수분과 만나 응결합니다
이 얼음층은 산화제 탱크 온도가 올라가지 않도록 해주는
천연 단열제 역할까지 하는데요
3,00도의 뜨거운 불을 내뿜는 누리호가
한편으로는 거대한 냉동고이기도 한 셈입니다

폭발하듯 회색 연기가 피어오르는 것도 보입니다
고온의 화염을 식혀주기 위해
발사대 지하에서 물을 분사하고 있기 때문인데요
(엔진이 내뿜는 화염을 식히기 위해 초당 1.8톤의 물 분사)
화염이 누리호로 역류하면 이륙하는데 영향을 줄 수 있고
발사대를 오랫동안 튼튼하게 사용하기 위한 보호 전략이기도 하죠

Q. 분리한 단은 어디에 떨어질까?

연구진은 누리호의 비행 전 구간에서
초 단위로 낙하지점을 계산해 둡니다
(1단 : 발사장에서 약 413km 떨어진 해상
2단 : 발사장에서 약 2,800km 떨어진 해상)

공해상에 발사하지만
언제 어디에서 폭발할지는 장담할 수 없기 때문인데요
우주속도를 내지 못한 3단과 분리된 위성모사체 역시
예상 낙하지점을 알 수 있습니다
(엔진이 정지한 위치·속도 정보를 받아 낙하지점을 계산한다)

떨어진 엔진을 수거한다면 어떨까요
심해 탐사와 인양 작업은
엔진 제작비만큼 막대한 기회비용이 필요한 일입니다
(40년 넘게 대서양 한가운데 가라앉아 있던 아폴로 11호 엔진
억만장자 제프 베조스가 사비를 들여 1년간 탐사 끝에 인양)
50년 우주개발 역사에서 엔진 수거 사례가
손에 꼽히는 이유이죠

Q. 로켓도 운전을 한다?

누리호가 하늘을 찌르듯 솟아오른 순간
그대로 우주로 갈 것 같지만
포물선을 그리는 비행장면을 볼 수 있는데요
(누리호 발사방위각은 170도)

나로우주센터에서 타국의 영토를 모두 피해 발사할 수 있는
유일한 방향이죠
이렇게 자세를 잡기 위해 우주로켓도 핸들링을 합니다
(TVC(추력편향제어) 짐벌 시스템
누리호는 연소실 전체를 움직여 추력으로 방향 전환)

특히 3단 로켓은
최종 목표궤도에 묶이기 위해 방향을 확 틀게 되죠
(누리호 목표궤도(태양동기궤도)
3단 비행방위각은 191도
3단 궤도경사각은 98.2도)

우주비행 동안
누리호가 바쁘게 운전을 하는 장면이 그려지시나요
(짐벌액츄에이터 Gimbal actuator)
(1단, 2단 : 연소실 전체가 움직이는 유압구동식 짐벌시스템 개발
3단 : 엔진 전체가 움직이는 전기모터 구동식 짐벌시스템)

Q. 700km 고도에 올랐지만 위성 모사체가 지구로 떨어진 이유는?

누리호 첫 비행시험에서
위성 모사체의 궤도 안착에는 실패했습니다
우리가 목표한 궤도에 정확히 도달했지만
초속 1km가 부족했죠
(목표고도 700km, 궤도비행 속도 7.5km/s)

로켓의 속도가 얼마나 중요한지 알 수 있는 대목인데요
지구에서도 물체를 세게 던질수록 더 늦게 떨어지죠
로켓도 위성을 던져주는 것과 같습니다
(지구를 도는 원운동을 할 수 있는 제1 우주속도)
지구의 인력과 원심력이
팽팽하게 균형을 유지하는 관성속도를 만족하지 못하면
결국 모든 우주물체는
지구가 당기는 힘으로 낙하하게 됩니다
(궤도 안착에 실패한 위성 모사체
호주 남단 공해상 400km 지점에 추락)

("마지막 궤도안착 실패를 딛고 꼭 임무를 완수하겠습니다")

KARI TV
KOREA AEROSPACE RESEARCH INSTITUTE