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2012년 4월 25일 수요일

항공기에서도 인공 위성을 발사할 수 있다면 ? - 페가수스 로켓





 일반적인 인공 위성 발사 장면을 상상해 보자. 제법 커다란 발사 로켓이 위성을 탑재하고 지상의 발사대에서 불을 뿜으며 날아오르는 장면이 우선 연상 될 것이다. 전통적이며 가장 입증이 된 위성 발사 방법이긴 하지만 이 방법은 비용이 많이 들 수 밖에 없는 문제가 있다. 1회용으로 사용할 수 밖에 없는 로켓이 너무 비싸기 때문이다.


 따라서 많은 이들이 이 비싼 1회용 로켓 발사 비용을 줄여보기 위해 갖은 노력을 다 들인 것은 충분히 이해할 수 있는 일이다. 사실 미래에 우주를 인류의 터전으로 만들기 위해서 무엇 보다 값싸고 안전한 우주 발사 방법을 확립하는 것이 중요하기 때문에 나사를 비롯한 전세계의 우수한 두뇌들이 지금도 이 문제에 매달리고 있지만 현재까진 뾰족한 방법이 없는 것도 사실이다.


 그러나 그렇다고 새로운 방법을 시도해 보지 않는 것은 오히려 퇴보나 정체를 스스로 받아들이는 것이나 다를 바 없는 법. 전통적인 발사 방식에서 탈피하기 위한 노력 중 한가지는 로켓을 지상에서 발사하지 않고 공중에서 발사하는 방법이다. 이 방식은 사실 기본적으로 지상 발사 로켓과 큰 차이가 있지는 않지만 그래도 아무래도 좀 더 높은 고도에서 발사하므로써 작은 로켓으로도 더 많은 물체를 지구 저궤도 (LEO : Low Earth Orbit) 로 발사할 수 있는 장점이 있다.


 사실 과거 냉전 시절 부터 로켓이나 미사일을 장거리 발사할 목적으로 풍선을 이용해서 공중에서 로켓을 발사하는 방식이 연구된 바는 있다. 그러나 아무래도 이런 방식은 안정성이나 정확성 문제가 있게 마련이고 오히려 로켓의 성능이 향상되면서 절차가 거추장 스러운 방식이 되어 사실상  현재는 거의 사라진 상태이다.


 오늘 이야기할 페가수스 로켓은 풍선 대신 항공기를 이용해서 공중에서 저지구 궤도로 (Air Launch to Orbit) 위성을 발사하는 로켓이다. 사실 페가수스 로켓 (Pegasus Rocket) 자체는 개발된지 오래된 로켓이다 첫 발사 성공은 1990년 이었으니 말이다.




( 페가수스 로켓  This file is in the public domain because it was created by NASA. )




(페가수스 로켓을 12000미터 상공으로 실어나르는 L 1011 비행기의 모습  This file is in the public domain because it was created by NASA. )



 페가수스 로켓은 3단 고체 로켓으로 안토니오 앨리아스 박사 (Dr. Antonio Elias) 가 이끄는 연구팀에 의해 개발되었다. 기본형 페가수스 로켓의 길이는 16.9m 이고 지름은 1.27m 이며 무게는  18,500 kg 이다. 확장형인 페가수스 XL (Pegasus XL) 로켓은 길이 17.6m 에 지름 1.27m 이며 무게는 23,130 kg 이다. 저지구 궤도 (LEO)까지 페이로드는 443kg 이고 1.18 m x 2.13 m의 화물 적재 공간을 가진다.


 사실 위의 사진에서 볼 수 있듯이 로켓 자체는 상당히 작은 편이다. 거대한 로켓에 익숙해져 있는 우리들로써는 이게 과연 우주 공간으로 갈 수 있을 까 의심되는 정도인데, 당연히 로켓 혼자로는 LEO 까지 갈 수 없으며 L 1011 이라는 전용 수송기의 도움을 받아 고도 12000m 에서 발사되야 LEO 까지 위성을 실어나를 수 있다.


 페가수스 로켓의 장점은 상대적으로 값싸고 작은 로켓으로 위성을 쏘아 올릴 수 있는데다 항공기는 계속 재활용할 수 있으니 버리는 부분이 적은 친환경적이고 경제적인 로켓이라는 점이다.









(클린 룸에서 IBEX 위성을 탑재 중인 페가수스 로켓, 소형 로켓만 탑재 가능하다.  This file is in the public domain because it was created by NASA. )




(실제 발사 중인 페가수스 로켓 This file is in the public domain because it was created by NASA )




(발사되고 있는 페가수스 로켓 - 이 때는 B 52 에서 시험 발사한 사진이다.  This file is in the public domain because it was created by NASA )



 페가수스 로켓은 1990년 처음 발사된 이후 현재까지 총 40회 발사되었으며 5회의 실패와 35회의 성공을 기록했다. 발사 실패는 주로 초기에 있었으며 1996년 마지막 실패 이후 더 이상의 실패는 보고되지 않고 있다.


 처음 계획했을 때는 1회 발사 비용이 모든 옵션을 제거하고 6백만 달러 정도로 예상했다. 그러나 초기에 거듭되는 실패와 이후 여러 옵션이 붙게 되면서 1회당 총 발사 비용이 3천만 달러 정도로 급상승하여 예상보다 훨씬 비싼 발사체가 되고 말았다.


 사실 바로 이 점이 가장 중요한 이야기라 할 수 있는데 예상보다 저렴하지 않은 가격 덕분에 현재 이러한 항공기 발사형 로켓이 대세로 자리잡지 않았기 때문이다. 물론 아이디어 자체는 괜찮았다. 그러나 이상과 현실은 분명히 차이가 있는 법이다.


 여기까지는 사실을 나열한 것이지만 여기서 필자의 주관적인 의견을 일부 적어보고 싶다. 솔직히 페가수스의 경우 작은 로켓을 발사하기 위해 상대적으로 많은 비용이 들어가므로써 결과적으로 비용이 제법 비싸진 케이스라고 생각된다. 좀더 큰 항공기에 보다 큰 로켓을 사용한다면 상대적으로 페이로드 당 비용을 감소시킬 수 있지 않을 까?


 그러나 예상보다 많이 드는 비용 문제로 인해서인지 현재까지는 향후 페가수스 보다 더 크고 강력한 Air launch to orbit 계획은 구체적으로 없는 것으로 알고 있다. 또 현재 페가수스가 실용화된 유일한 Air launch to orbit 방식이다. (만약 다른 것도 있다면 필자에게 알려주시면 감사하겠다. 솔직히 필자가 아는 것은 아주 단편적인 지식 뿐이다)



 페가수스 로켓은 분명 흥미로운 로켓이기는 하지만 현재까지는 미래 우주 발사를 책임질 차세대 로켓으로 자리매김하기에는 다소 어려운 부분이 있는 것 같다. 만약 미래에 크고 강력한 초음속 항공기가 등장한다면 그 때 Air launch to orbit 방식이 다시 빛을 볼 수 있지 않을까? 솔직히 필자에 머리속에서도 몇가지 상상이 떠오른다. 미래에 필자의 상상을 초월하는 차세대 우주 로켓이 발사되기를 기대해 본다.




출처 : Wiki/NASA
 

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