[스크랩] 나로호 단계별 성공포인트

이륙 9분후 초속 10㎞로 궤도진입… 13시간후 첫 교신 나로호 단계별 성공포인트 2009년 08월 17일 글자 크기

한국 첫 우주발사체 ‘나로호(KSLV-I)’가 19일 오후 5시경 전남 고흥군 나로우주센터에서 발사될 예정이다. 나로호는 540초 동안 총 8단계를 거쳐 목표 궤도에 진입할 예정인데 각 단계가 손에 땀을 쥐게 하는 긴장의 연속이 될 것으로 보인다. 나로호의 실제 발사 과정을 따라가며 단계별 성공 포인트를 짚어봤다. 1단계 발사 직후 10초간은 동북쪽 향해 발사 약 4시간 전 나로호에는 연료(등유)와 산화제(액체산소)가 주입된다. 나로호에 연료를 주입한다는 얘기는 사실상 발사에 돌입한다는 의미다. 발사 15분 전 자동으로 카운트다운이 시작되면 발사대에서 대기 중이던 나로호는 엔진에 시동을 건다. 이륙 순간 나로호는 지구 중력의 0.3배(0.3G)의 가속도로 하늘을 향해 솟구친다. 나로호는 1단 로켓에서 분출되는 고온, 고압의 화염으로 인한 발사대 손상을 막기 위해 처음 10초 동안 비스듬히 기울어져 발사대 바깥 동북쪽으로 올라간다. 목표궤도에 진입하기 직전 나로호는 최대 6G까지 가속된다. 방향도 동남쪽으로 급선회한다. 2단계 20초 동안 수직으로 900m 올라가 이륙 직후 나로호는 비교적 천천히 움직여서 20여 초 동안 수직으로 900m 정도 올라간다. 그 뒤부터 급속히 속도가 붙으며 이륙 55초 만에 고도 7.4km 지점에서 마하 1(시속 약 1200km)의 속도로 음속을 돌파한다. 이 과정이 나로호가 넘어야 할 첫 고비다. 음속을 돌파할 때 나로호는 가장 큰 압력을 받게 된다. 구조적인 결함이 있을 경우 폭발 위험성이 높은 시점이다. 수직 발사 뒤 목표 궤도에 진입하기 위해 나로호가 남쪽 방향으로 동체를 기울이는 킥턴(kick-turn)도 성공 포인트. 킥턴은 엔진을 움직여 연료의 분사 방향을 조절해 발사체 방향을 바꾸는 기술이다. 나로호는 정남향에서 10도가량 동쪽으로 기울어져 일본 규슈 남부의 섬 상공으로 방향을 튼다. 만약 킥턴에 실패해 나로호가 제주도나 일본 도쿄를 향하면 안전을 위해 나로호를 폭파해야 한다. 3~5단계 분리된 덮개 필리핀 공해상에 이륙 후 215초가 되면 나로호 2단에 실린 과학기술위성 2호를 덮고 있던 페어링(보호덮개)이 두 개로 쪼개지면서 필리핀 동남쪽 공해상에 떨어진다. 그로부터 14초 뒤 1단 엔진을 정지하라는 명령이 떨어지고 이어 3초 뒤 곧바로 1단이 분리된다. 페어링과 1단을 분리시키는 원리는 폭발물이 들어 있는 특수 볼트를 터뜨려 용수철이 튕겨나가듯 떼어내는 것이다. 문제가 생겨 페어링이 한쪽만 떨어질 경우 과학기술위성 2호가 ‘탈출’할 수 없다. 또 1단이 제대로 분리되지 않는다면 나로호 발사는 사실상 실패로 끝난다. 단 분리 실패는 발사체 실패의 대표적 요인 중 하나다. 6단계 2단 점화 되면 사실상 성공 1단이 분리되고 63초 뒤 2단 킥모터 엔진(고체연료 엔진)이 점화돼 정상적인 추력을 얻으면 나로호 발사는 사실상 성공한 것으로 간주된다. 마지막 단계에서 과학기술위성 2호가 2단에서 제대로 분리되지 않더라도 목표궤도의 크기나 위성의 수명이 달라질 뿐 위성이 궤도에 진입하는 데는 문제가 없기 때문이다. 1958년 미국의 첫 인공위성 ‘익스플로러 1호’도 4단 로켓의 껍데기에 인공위성이 달린 채 궤도를 돌았다. 7, 8단계 2단만 남아 306㎞ 목표궤도 진입 발사 453초 뒤 킥모터가 연료를 다 태우고 나면 2단만 남은 나로호는 상공 306km의 목표궤도에 진입한다. 목표궤도에 진입할 때의 속도는 초속 10km 이상. 47초 뒤 과학기술위성 2호가 2단에서 분리된다. 이 시점에서 나로호 발사의 최종 성공 여부가 확인된다. 과학기술위성 2호는 자체 로켓을 이용해 자세를 제어하는 위성이 아닌 만큼 궤도 진입 시 속도, 위치, 각도에 따라 궤도가 결정된다. 위성에서 분리된 나로호 2단은 우주에서 궤도를 돌다가 몇 년 뒤 대기권에 들어오면서 불타 없어진다. 과학기술위성 2호의 첫 임무는 위성의 생존을 지상에 알리는 일이다. KAIST 인공위성연구센터 내 지상국은 약 13시간 뒤 과학기술위성 2호와 첫 교신을 할 예정이다. 이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com

출처 : 과학관큐레이터

글쓴이 : 학암(지기) 원글보기

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