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인간은 늘 우주여행을 꿈꿔 왔다.

1천억 개 이상의 별이 모인 은하, 그리고 이런 은하가 1천억 개 이상 모인 우주공간을 탐험하는 것은 상상만 해도 흥분되는 일이다.

SF 영화나 애니메이션은 더욱 우주여행의 신비감을 더해준다.

한국 최초의 우주인 이소연씨가 국제우주정거장에 다녀오면서, 우주여행은 한걸음 더 다가온 느낌이다.

하지만 영화 같은 우주여행은 아주 먼 미래에나 가능한 일이다.

지금까지 인간이 만든 가장 빠른 우주선은 2006년에 발사된 명왕성 무인탐사선 뉴호라이즌(New-Horizon) 호일 것이다.

핵연료 엔진을 탑재한 이 탐사선의 속도는 시속 5만8천km에 달한다.

이 속도로 곧장 달리면 달까지 9시간 밖에 걸리지 않고, 미 대륙을 횡단하는 데에는 4분 밖에 걸리지 않는 빠른 속도이다.

이렇게 빠른 우주선이지만 정작 목표지점인 명왕성에 도착하려면 2015년이나 되어야 한다.

유인 우주선이라면 이야기가 또 달라진다.

인류 최초로 달에 착륙한 아폴로 11호는 38만 4천km 떨어진 달에 착륙했는데, 이 때 걸린 시간은 109시간 10분 35초였다.

물론 이 때 사용된 로켓은 순간적으로 시속 3만9천km까지 속도를 높이기도 했다.

인간이 탄 우주선 가운데 가장 빠른 속도는 1969년 5월 최초의 달 착륙 연습을 하고 돌아온 톰 스태포드와 존 영, 유진 커난이 탄 아폴로 10호가 대기권에 진입할 때 세운 속도였다.

이때 아폴로 10호는 우주선의 순간 속도가 시속 4만 km에 달했다.

지구에서 가장 빨리 달리는 동물은 치타다.

속도로 치면 시속 (1시간에 가는 거리) 100km 정도의 속도이니까 자동차만큼 빨리 달리는 셈이다.

타조는 시속 80km, 개가 55km 정도이고, 코끼리는 40km 정도로 사람보다는 훨씬 빠르다.

한편, 인간은 1시간에 20km 정도 달린다면 (100m를 20초에 달리면서 이것을 한 시간 동안 계속 유지하고 달린다는 의미다) 상당히 빨리 달리는 셈이다.

이 정도 빠르기라면 마라톤 대회에 나가서 상을 탈 수 있는 빠르기이다.

그렇다면, 지구에서 가장 먼 거리를 달릴 수 있는 동물도 치타일까? 치타는 아쉽게도 200m 정도 전력 질주하면 체온이 올라가 급격히 체력이 소진된다.

사람도 역시 20km 정도의 속도로 달린다면 2시간 이상 달리기 어렵다.

그런데 영양 가운데 사이가(Antelope saiga)라는 영양은 시속 80km의 속력으로 2,000km를 달릴 수 있다고 한다.

속도는 치타에 비교도 되지 않지만 사이가 영양은 무척이나 효율적으로 달리기를 하고 있는 셈이다.

대부분의 사람들은 빠르고 강한 힘을 가진 것이 느리고 약한 것들에 비해 효율적이라고 생각하기 쉽지만 실제로는 그렇지 못한 경우가 많다.

이런 예는 우주선에도 비교적 비슷하게 적용된다.

우주선의 속도는 일반적으로 소리 속도 (음속, 音速)의 3배 전후이다.

소리의 속도는 1초에 340m, 이는 1시간에 1,224km를 가는 셈이니까, 우주선의 속도는 이것의 3배인 3,672km를 이동할 수 있다.

서울에서 미국 로스앤젤레스까지가 9,605km이니까 소리 속도로 간다면 약 8시간, 우주선으로 간다면 약 3시간이 걸리는 셈이다.

참고로 실제 비행기를 타고 갈 경우 12시간 정도 걸린다.

고개를 들어 하늘, 우주를 보자.

지구에서 달 (Moon)까지의 거리는 38만km이다.

따라서 우주선으로 간다면 110시간, 즉, 4일 정도 걸리는 셈이다.

달보다 멀리 떨어져 있는 화성 (Mars)의 경우 거리는 9,834만km이다.

우주선으로 간다면 26,780시간, 즉, 1,120일 또는 3년이 걸리는 상당히 먼 여행거리가 된다.

여기에서 고민거리가 생긴다.

사람이 탄 상태에서 화성이나 그보다 더 먼 행성에 갔다가 돌아온다 생각한다면 몇 년이 걸릴지 모른다.

이렇게 긴 시간 동안 깜깜한 우주와 꽉 막힌 우주선에서 생활해야 한다고 생각한다면 우주에 대한 신비와 경외감보다 외롭고 답답한 고통이 먼저 생각이 들만 하다.그래서 미국이나 러시아, 세계 각국의 과학자들은 보다 빠른 그리고 보다 효율이 좋은 우주선 엔진을 만들려고 노력 중이다.

현재 기술로 보다 빠른 속도를 내고 강력한 힘을 가진 우주선 엔진 즉 로켓을 만들기 위해서는 군사용 미사일에 사용되는 고체 연료 모터를 사용하는 경우가 있고, 액체 로켓 엔진을 사용하는 경우도 있다.

액체 엔진의 연료에는 자동차용 석유와 유사한 것에서부터 초저온 (영하 250℃로서 자연상태에서 존재하기 어려운 온도이다.

참고로 지구 상에서 가장 추운 곳인 남극 온도가 영하 55℃다)의 연료를 사용하는 것 등 다양한 종류가 있다.

한편, 느리지만 (힘이 적게 든다는 의미다) 오랜 시간 사용할 수 있는 로켓으로는 전기를 사용하는 로켓, 플라즈마라고 하는 액체와 기체의 중간물질을 이용하는 로켓, 태양 에너지를 이용하는 로켓, 핵에너지를 이용하는 로켓 등이 있지만 이들은 대부분 상용화되기보다 실험적으로 사용되고 있으며 본격적인 사용을 위해 현재에도 많은 연구가 이루어지고 있다.

그렇다면, 정말 인류가 만든 로켓 가운데 가장 힘센 로켓과 가장 효율적인 로켓, 그리고 가장 빠른 로켓, 우주선에는 어떤 것이 있을까?

인간이 만든 것 중에서 가장 힘이 센 로켓을 찾아보면, 먼저 미국이 만든 것으로는 1969년 달 탐사선인 아폴로 11호에 사용된 새턴 (Saturn) 발사체가 있다.

발사체 전체의 무게가 2,941톤으로 일반적인 승용차의 무게가 1톤 정도이니까 승용차 3천여 대가 한꺼번에 하늘로 올라가는 셈이다.

이를 올리기 위해 1개당 690톤의 힘을 가진 로켓 (F-1) 5개를 동시에 장착하여, 총 3,450톤의 힘을 사용하여 우주로 갈 수 있었다.

그러나 이보다 더힘이 센 것이 러시아 (舊 소련)가 1988년 발사한 우주왕복선 에네르기아 (Energia)로서