지난 1일 우주왕복선(space shuttle) 컬럼비아호가 지구로 귀환하던 중 공중폭발하면서 우주왕복선에 대한 관심이 높아지고 있다.
우주왕복선은 말 그대로 우주 공간과 지구 사이를 반복해서 왕복할 수 있도록 만들어진 유인우주선이다.
우주왕복선은 72년 미국의 닉슨 대통령 당시 엄청난 비용을 들여 한번 사용하고 버리는 로켓 대신 비용을 절감할 목적으로 계획됐다.
이에 따라 미국항공우주국(NASA)은 경비가 덜 드는 우주선을 개발했고 이 계획에 의해 최초로 제작된 우주선이 이번에 폭발한 컬럼비아호다.
우주왕복선은 한 마디로 거대한 우주선이 타이탄 로켓의 등에 올라탄 형태며 세 부분으로 구성된다.
최종적으로 위성궤도에 도달하는 궤도선(軌道船)과 여기에 액체연료를 공급하는 거대한 연료탱크, 이 모두를 강력하게 지상에서 쏘아올리는 고체연료로켓 등 3부분이다.
이들 가운데서 가장 큰 것이 연료탱크로 길이가 46.94m, 지름이 8.41m며 여기에 채워질 연료는 액체수소와 액체산소다.
연료탱크 양쪽에 달려 있는 부스터(booster)는 지름 3.71m, 길이 45.4m의 고체연료로켓이다. 이것은 상승비행을 촉진하기 위한 것으로서 1만1800톤의 추력을 낼 수 있다.
발사 후 2분이 지나면 본체에서 분리돼 발사지점에서 180km 떨어진 바다 위에 낙하산으로 떨어진다. 이것은 회수해 약 20번 반복하여 사용할 수 있다.
궤도선은 연료탱크의 등쪽에 고정되는데 중형(中型) 제트여객기인 DC-9형의 크기다.
위성궤도까지 올라가는 데는 강력한 로켓기관을 사용하지만 궤도에서 떠나 지구로 귀환할 때는 글라이더같이 기관 없이 활공비행하면서 내려온다.
우주왕복선은 이륙할 때는 보통 우주로켓처럼 수직으로 올라가지만 2분 후에 2개의 부스터를 떼어 버리고 서서히 지구표면과 평행하게 수평비행을 한다.
궤도선이 320km 고도에 이르는 데 필요로 하는 탈출속도인 초속 7.7km에 도달하기 전에 로켓기관의 작용을 멈추고 연료탱크를 분리시켜 지상으로 떨어뜨린다. 우주왕복선은 100회 정도 반복하여 사용할 수 있다.
이번에 폭발한 제1호 우주왕복선 컬럼비아호는 81년 1회 비행을 시작으로 2003년 28회 비행을 끝으로 공중 분해됐다.
비행기에서 가장 위험한 순간이 이착륙이듯 우주왕복선도 발사와 착륙이 가장 위험하다.
이번 사고도 컬럼비아호가 대기권 재진입(reentry) 도중 대기권과 엄청난 마찰열로 공중 폭발한 것으로 분석되고 있다.
비행체가 다시 대기권으로 들어올 때는 가속화되어 대단한 속력을 내게 되고 그것이 공기와 부딪치는 순간에 충격과 마찰열로 인해 초고온이 발생한다.
이런 고온현상을 피해 재진입할 수 있는 각도의 범위는 지극히 좁아 우주왕복선의 경우 엔진을 끈 채 활강하면서 주날개에 달린 보조날개를 미세하게 조종해 진입해야 안전하게 착륙할 수 있다.
<김인순기자 insoon@etnews.co.kr>