[카드뉴스] 꿈으로만 여겨졌던 우주 비행, 우주선은 어떤 원리로 비행하는 걸까

[시선뉴스 조재휘 / 디자인 최지민] 최근 우주 항공 개발업체 스페이스X가 미국 항공우주국(NASA) 소속 우주비행사 2명을 태운 우주선 발사에 성공했다는 소식이 들려왔다. 민간 기업으로는 처음으로 유인우주선 발사에 성공한 것. 우주를 향한 경쟁. 우주선은 어떤 원리로 비행을 하는 것일까!

먼저 우주선은 지구의 대기권 밖의 우주 공간으로 날아다니는 승용물의 총칭으로 사람이 타고 있는 것을 유인 우주선, 타고 있지 않은 것을 우주 탐사기 등으로 부른다. 우주선 중 지구 둘레를 도는 것을 인공위성, 지구 인력의 영향을 탈출해서 태양 둘레를 도는 것을 인공 혹성이라고 한다.

우주선의 비행은 발사 로켓과 보통 2단 로켓에 의해 주어지는 초기 속도에 의존한다. 이 로켓들은 연료가 모두 소모되면 자동으로 우주선과 분리되어 지구로 추락하고, 우주선은 지구 주회궤도로 진입하거나 운동량이 주어지면 우주의 목적지를 향해 계속 진행하게 된다.

미국의 아폴로 달 탐사계획의 경우 달착륙선은 달을 이륙해 궤도를 돌고 있는 아폴로 우주선으로 돌아오기 위해 로켓을 사용했다. 그리고 아폴로 우주선은 달 주회궤도로부터 벗어나 지구로 귀환할 때에는 로켓 동력을 이용했다.

현재 우주선은 지구 중력을 벗어나기 위한 추력이 필요하기 때문에 일단은 로켓의 힘을 빌릴 수밖에 없다. 또 탑재된 장비를 작동시키기 위한 자체 전력발생원도 필요하다. 대부분의 무인우주선에는 태양전지판이 사용되며, 이 판은 충전지와도 연결되어 있다. 스카이랩 같은 우주정거장을 비롯한 유인우주선에는 주로 연료전지가 사용되며, 때때로 태양전지와 함께 사용되기도 한다.

미국의 우주탐사선 중 장거리용인 파이어니어호와 보이저호에는 전력 공급용으로 소형 원자로가 사용되었다. 이런 우주선의 플루토늄 원자로는 원격측정, 사진촬영, 과학기기 등을 수백 년 동안 작동시킬 수 있는 것으로 알려졌다.

나라별로 우주선을 발사할 때도 공통점이 있는데 동쪽으로 발사한다는 것이다. 여기에도 아주 중요한 원리가 숨어 있으며 이유는 바로 동쪽으로 회전하고 있는 지구의 자전 때문이다. 자전 방향과 속도가 중요한 까닭은 우주선의 속도에 지구의 자전 속도를 더할 수 있기 때문이다. 지구의 자전 방향인 동쪽으로 우주선을 발사시키면 우주선은 그만큼 더 빠른 속도를 낼 수 있으며 이는 우주선이 그만큼의 연료를 탑재하지 않아도 되기에 비용을 줄일 수 있다.

미지의 세계인 우주는 예전부터 인간들에게 탐구의 대상이었지만 꿈으로만 여겼던 우주 비행이 이제는 현실로 한발 다가왔다. 상상이 현실이 된 지금, 우주로 여행을 다니는 일도 꿈같은 이야기만은 아닌 듯하다.