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지상에서 로켓을 타고 발사되는 우주탐사선은 원하는 행성까지 가는데 필요한 연료를 모두 탐사선에 싣고 가지 않는다.
스윙바이, 다른 말로 중력 턴(turn)이라는 기술을 이용한다.
행성들은 매우 빠른 속도로 태양의 주위를 돌고 있다.
우주탐사선이 이러한 행성의 옆쪽으로 접근하면 행성의 중력에 끌려 들어가면서 속도가 빨라지게 된다.
이때 적당히 방향을 바꿔서 행성의 중력권을 벗어나면 속도만 빨라진 상태로 목적지를 향해 계속 갈 수 있다.
바로 이러한 움직임을 통해 다른 행성으로 갈 수 있는 추진력을 얻을 수 있다.
이 기술은 현재까지 모든 우주탐사선의 우주비행에 적용되고 있다.
파이어니어 10,11호, 보이저 1,2호, 갈릴레이와 카시니-호이겐스 탐사선이 그 예이다.
한국 최초 우주발사체 ‘나로호(KSLV-Ｉ)가 발사될 전라남도 고흥군 외나로도에 위치한 ‘나로우주센터’에는 성공적인 로켓발사를 위해 로켓을 조립하고, 각종 테스트를 할 수 있는 다양한 시설물이 있다.
그 가운데 로켓이 발사되기 직전까지 로켓을 지지하고 발사를 준비하는 발사대에 대해 알아보자.
흔히 지상에 보이는 겉 모습만 보고 발사대는 발사체를 세우고 지지하는 역할만을 가진 것으로 생각하기 쉬우나 이는 발사대의 많은 기능 중 일부분에 불과하다.
사실 발사대 밑에는 ‘발사동’이라 부르는 지하 3층의 건물이 숨어 있고 그 옆에는 지하로 연결된 ‘중앙공용동’이라는 건물이 자리 잡고 있다.
이 커다란 건물의 안밖에는 발사를 위한 각종 설비가 설치되어 있다.
이와 같이 단순한 장비가 아닌 대형 복합시스템이기 때문에 발사대를 ‘발사대시스템’으로 부르는 것이 보다 정확하다.
성공적인 로켓발사를 위한 ‘발사대시스템’은 크게 3가지로 나뉜다.
첫째, 조립동에서 발사대까지 발사체의 수송 및 발사패드 위로 직립, 그리고 발사 직전까지 발사체를 세운상태로 안전하게 지지하는 등 발사체를 기계적으로 운용하는 ‘지상기계설비’, 둘째, 연료, 산화제 및 압축가스를 발사체에서 요구하는 적절한 조건에 맞게 저장, 공급하며, 발사 취소 시 발사체로부터 연료, 산화제 등을 안전하게 배출하는 기능을 담당하는 ‘추진제 공급설비’, 마지막으로 발사 준비와 운용 시에 상기의 지상기계설비와 추진제공급설비를 비롯한 발사체의 주요 시스템들을 감시하며 발사 전 점검 및 발사 운용을 총괄하는 ‘발사관제설비’가 있다.
우선 ‘지상기계설비’를 살펴보자.
가장 눈에 띄는 것은 발사체를 세운 후 발사체가 발사되기 직전까지 발사체가 장착되어 있는 구조물인 ‘발사대’인데, 발사대의 한 부분인 ‘발사패드’는 발사체가 발사되는 순간까지 발사체를 안전하게 지지하는 역할을 한다.
그리고 ‘이렉터’가 있다.
이렉터란, 발사체의 자세를 수직 및 수평으로 전환할 수 있도록 도와주는 장비로 수평상태의 발사체를 2개의 대형 유압실린더의 작동에 의해 수직상태로 전환시키는 기능, 즉 수평으로 눕혀져 있는 발사체를 수직으로 세우는 기능을 한다.
또한, ‘트랜스포터 이렉터’도 있는데, 이는 조립동에서 조립 및 최종점검을 마친 발사체를 전용차량에 실어 발사대로 이송하는 역할을 담당한다.
마지막으로 발사체로 공급되는 각종 가스 배관 및 통신 케이블류의 연결통로를 제공하는 역할로써 발사체 이륙과 동시에 발사체와 자동으로 분리되도록 설계된 ‘케이블마스트’가 있다.
다음으로 추진제공급설비‘를 알아보자.
’추진제‘란 말 그대로 로켓이 지구중력을 벗어나 우주공간까지 날아갈 수 있도록 힘을 실어주는 역할을 하는 것이다.
로켓발사에는 산화제(액체산소), 연료(케로신), 질소, 헬륨, 고압공기 등이 필요하며, 추진제공급설비란 바로 이러한 물질들이 로켓에 제대로 충전되고 전달될 수 있도록 저장하고 공급하는 설비를 말한다.
추진제공급설비 중 ’산화제공급시스템‘은 발사체의 산화제로 사용되는 액체산소를 저장․공급할 수 있는 산화제 저장탱크, 이송역할을 담당하는 이송펌프 등으로 구성되어 있다.
또한, 한국 최초 우주발사체 ’나로‘의 주 연료인 케로신(등유)도 연료공급시스템에 의해 저장용 탱크에 저장되었다가 발사체로 주입된다.
또한, 로켓을 발사할 때 나오는 고온의 화염을 식히기 위한 냉각시스템도 마련되어 있는데, 이를 ‘화염유도로 냉각시스템’이라고 하며 발사체로부터 분사되는 고온 고압의 연소가스로부터 지상설비를 보호하기 위해 다량의 냉각수를 분