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우주 로켓이나 우주왕복선이 발사될 때 사람들은 방송을 통해 이륙장면을 보며 함께 카운트를 외친다.
하지만, 착륙장면은 보통 뉴스를 통해 언제 착륙했다는 멘트만 들을 뿐이라 어떻게 착륙하는지 모르는 사람이 대부분이다.
자~이제 우주왕복선이 어떻게 착륙하는지 그 원리에 대해 알아보자.
착륙을 알아보기에 앞서 우선 우주선과 우주왕복선의 다른 점을 짚고 넘어가자.
우주선은 공기가 없는 우주공간에서도 비행할 수 있는 비행체이다.
이런 점에서는 우주 왕복선도 우주선의 일종이지만 우주 왕복선은 일반 우주선과 달리 일회용이 아니라 다시 지구로 귀환해 재사용이 가능한 것을 말한다.
영어로 ‘Space Shuttle’이라고 하는데 셔틀이란 말은 왕복한다는 의미다.
즉 우주왕복선은 미국항공우주국(NASA)이 개발한 우주수송수단으로 우주공간과 지구 사이를 몇 번이고 반복해서 왕복할 수 있도록 만들어진 유인우주선으로, 지구 근방의 우주공간의 생활화를 목적으로 만들어진 것이다.
로켓은 한 번 사용하면 다시 쓰지 못하기 때문에 몇 번이고 반복해서 사용할 수 있는 우주왕복선을 만들어보자는 데 착안해 1972년 1월 미국의 R.닉슨 대통령이 계획을 승인해 만들어졌다.
이후 1977년 8월 12일 제1호 실험기 ‘엔터프라이즈호’가 유인 단독착륙시험에 성공했고, 1981년 4월 12일 한국시각으로 오후 8시 50분 발사되어 3일 후인 4월 15일 오전 3시 30분 무사히 지구에 귀환했다.
그 후로도 우주왕복선은 여러 번의 비행에 성공했다.
우주왕복선은 거대한 우주선이 타이탄 로켓의 등에 올라탄 형식의 로켓이며, 위성궤도에 도달하는 궤도선(軌道船), 액체연료를 공급하는 거대한 연료탱크, 이 모두를 강력하게 지상에서 쏘아 올리는 고체연료로켓 등으로 만들어졌다.
연료탱크 양쪽에 달려 있는 부스터(booster)는 지름 3.71m, 길이 45.4m의 고체연료로켓이다.
이것은 상승비행을 촉진하기 위한 것으로 1만 1,800t의 추력을 낼 수 있으며, 발사 후 2분이 지나면 본체에서 분리되어 발사지점에서부터 180km 떨어진 바다 위에 낙하산으로 떨어진다.
궤도선은 연료탱크의 등 쪽에 고정 설치되어 있는데, 이것은 중형 제트여객기인 DC-9형의 크기로 길이는 37.28m, 동체의 지름은 4.6m 정도다.
위성궤도까지 올라가는 데는 강력한 로켓기관을 사용하지만, 궤도에서 떠나 지구로 귀환할 때는 글라이더와 같이 기관 없이 활공비행하면서 내려온다.
이 때문에 너비가 23.77m나 되는 대형 삼각날개가 달려 있다.
우주왕복선의 착륙방식은 궤도 조종용 로켓을 역분사해서 지구의 대기권으로 진입하는 방식이다.
기본적으로 보통 활주로 같은 곳에 착륙하며 비행기처럼 바퀴가 밑바닥에서 나온다.
그리고 지상에 착륙해 낙하선을 펴서 속도를 줄여 착륙한다.
날개가 있는 이유는 대기에서 안정적으로 자세를 잡기 위해서다.
즉 우주왕복선은 날개가 달려 대기에서 안정적으로 자세를 잡고 비행기처럼 착륙해서 낙하산을 펴 속도를 줄인다.
대기권에 진입한 왕복선의 속도는 초음속이지만 계속적인 S자 비행으로 왕복선의 속도를 떨어뜨리게 되는데, 이때는 엔진을 사용하지 않고 글라이더의 원리처럼 활강비행을 한다.
엔진의 연료가 너무 많이 남아있으면 셔틀 설계 구조상 대기권 진입시 열 때문에 폭발 위험성이 있기 때문이다.
그래서 대기권 진입 전에 연료를 다 쓰든지 버리든지 한다.
이후 글라이딩 비행을 해서 비행장의 위치를 확인해 정 위치시킨 후에 실속(Stall:비행기의 날개 표면을 흐르는 기류의 흐름이 날개 윗면으로부터 박리되어, 양력(揚力)이 감소되고 항력(抗力)이 증가해 비행을 유지하지 못하는 현상)이 일어나지 않게 하기 위해 빠르게 내려온다.
그리고 바로 조종간을 당겨 기수를 들어 올린 후 착륙한다.
우주왕복선이 착륙할 때 속도는 일반적인 비행기에 비해 1.5~2배가량(시속 342sim364km , 우주왕복선과 비슷한 크기의 여객기인 DC-9은 시속 240km로 착륙)높으며, 연료를 다 버리고 내려와 다시 자체 추진할 연료가 없어서 착륙에 실패하면 다시 올라가서 재시도할 수 있는 여지가 없다.
그리고 착륙속도가 높기 때문에 지표에 바퀴가 닿으면 후방에서 낙하산이 펴진다.
그러면 공기저항에 의해 브레이크가 크게 걸리기 때문에 감속이 빠르다.
이는 착륙거리가 짧은 항공모함에 착륙하는 전