美 우주왕복선 ‘인데버호’ 마지막 여행 떠나다

2011년 4월 29은 미국 우주왕복선 막내인 ‘인데버호(Endeavour)’가 마지막 비행을 나서는 역사적인 날이었다. 예정대로라면 오후 3시 47분(미 동부시각 기준) 우주로 발사됐어야 하지만 전력장치에 기술적인 문제가 발견돼 발사 3시간여를 앞두고 연기됐다. 미항공우주국(NASA)은 재발사가 2011년 5월 2일 오후 2시 33분(미 동부시각 기준) 이후에나 가능하다고 발표했다. 인데버호의 마지막 여행길은 미국 오바마 대통령 가족을 비롯한 약 4만 명이 배웅할 예정이다.

1992년 5월 7일은 인데버호가 첫 비행을 한 날이다. 2011년 올해로 우주를 여행한지 딱 20년. 총 25번의 비행을 끝으로 퇴역하는 인데버호가 우주역사에 남긴 발자취를 되짚어보자.

인데버호는 미국이 개발한 유인우주왕복선 제5호(궤도선 제식번호: OV-105)로, 미국 유인우주선 역사상 가장 늦게 만들어진 최신형 우주왕복선이다. 1987년부터 제작하기 시작해 1992년 4월 완성됐다. 한 번에 최고 16일까지 비행할 수 있으며 수명은 30세, 즉 30회 우주로 발사할 수 있도록 제작됐다. ‘인데버’라는 이름은 18세기 영국 왕실 해군의 탐사 범선인 인데버호(HMS Endeavour)에서 따왔다. 이 배는 제임스 쿡 대위가 남태평양을 탐사 항해를 했던 선박으로 유명하다.


[그림 1] STS-134 임무를 마지막으로 퇴역하는 인데버호. 사진 출처 : NASA
우주왕복선은 일종의 예산 절감 차원에서 제작됐다. 한 번 쏘면 재사용할 수 없는 로켓과 달리 우주왕복선은 지구와 우주를 여러 번 왕복할 수 있기 때문이다. 우주왕복선 계획이 정식으로 시작된 것은 1972년 1월 미국 리처드 닉슨 대통령이 승인하면서부터다. 하지만 우주왕복선 혼자서는 우주로 나갈 수 없다. 외부 연료 탱크와 고체로켓 부스터 등으로 구성된 발사체가 필요하다. 우주왕복선은 발사체 위에 올라탄 모양으로 우주를 향해 발사된다.

20년 전 첫 비행에 나선 인데버호의 주 임무는 통신위성 ‘인텔셋(INTELSAT) 6호’를 수리하는 것이었다. 인텔셋 위성은 1990년 3월 발사됐으나 2단 로켓이 고장 나 지구궤도 370km 부근에 표류하고 있었다. 인데버호는 이를 수리해 지구 정지궤도로 무사히 재발사했다. 임무 명은 ‘STS-49. 여기서 STS는 Space Transportation System의 약자로, NASA의 우주왕복선을 지칭한다. 또한 우주왕복선에 탑승한 우주인들의 비행코드를 뜻하는 용어로도 사용된다.

인데버호는 주로 인공위성을 수리하거나 회수하는 역할을 하다가 1998년 국제우주정거장(ISS) 건설이 본격적으로 시작되면서 ISS로 우주인을 투입시키는 임무를 맡았다. ISS에 우주인들이 장기간 체류하는 데 필요한 물품 전달, 배터리 교체, 로봇 팔 설치, 고장 난 곳 수리 등 우주인들의 다양한 임무를 도왔다.

인데버호에서 우주교실을 열기도 했다. 2007년 8월 14일 인데버호에 탑승한 우주인 4명은 우주 선생님이 돼 지구의 어린이들을 대상으로 ‘우주 원격수업’을 진행했다. 우주 선생님들은 우주에서 물 마시는 법 등 직접 시범을 보이기도 했으며 미국 아이다호 주 디스커버리 센터에서 생중계를 보던 어린이들의 질문에 즉각 답변을 해 주기도 했다.

가장 위험했던 순간은 언제였을까. 2009년 7월 10일 케네디 우주센터 우주발사대에 탑재돼 있던 인데버호 부근에 벼락이 떨어졌다. NASA는 이 벼락이 인데버호에 끼쳤을지도 모를 파손 가능성을 평가하기 위해 발사를 연기했다. 발사를 위해 연료를 주입하는 과정에서 수소가 새기도 했다. 이런 이유들로 6차례 연속으로 발사가 연기됐던 적이 있다. 하지만 7번째 시도는 다행히 성공적이었다.


[그림 2] 인데버호의 마지막 비행을 함께할 우주인들. 앞줄 가운데가 선장 마크 캘리. 사진 출처 : NASA
인데버호의 마지막 임무(STS-134)는 14일간 진행된다. 이번 업무는 알파 자기 분광계(AMS)와 S-밴드 통신 안테나의 부품 여분 두 개, 고압가스 탱크 등을 ISS에 전달하는 것이다. 알파 자기 분광계는 노벨물리학자인 MIT 공과대학 사뮤엘 틴 교수를 중심으로 개발된 분광기로, ISS에 장착되는 최대의 실험장치기도 하다. 이 장치는 앞으로 우주의 암흑 물질이나 반물질의 존재를 알려줄 단서나 미지의 물질을 발견하는 역할을 할 것으로 기대된다.

인데버호의 마지막 비행을 함께하는 멤버들은 6명으로 마크 켈리(Mark Kelly) 선장, 조종사인 그레고리 존슨(Gregory H. Johnson), 기술병 마이클 핀스크(Michael Fincke), 그렉 채미토프(Greg Chamitoff), 앤드류 퓨스텔(Andrew Feustel), 그리고 유럽우주기관(ESA)의 우주비행사 로베르토 비토리(Roberto Vittori)다.

NASA가 제작한 5번째 우주왕복선이자 마지막 우주왕복선으로 남은 인데버. 잠시 그가 세운 기록들을 살펴보자. 총 탑승 인원만 148명, 우주에 체류한 일수는 약 280일, 지구 궤도를 돈 횟수는 4,000회 이상, 이동한 거리로 따지면 1억 6,600만km가 넘는다. 이는 지구 적도를 약 4,150회 돈 거리와 맞먹는다. 발사한 위성 수는 3기, ISS에 도킹한 횟수는 10회 등의 기록을 남겼다. 총 비행횟수(25회)는 폭발하지 않고 남은 미국 우주왕복선 중 가장 적다(디스커버리호 39회, 애틀랜티스호 32회).

[그림 3] 한 눈에 보는 인데버호 비행 역사. 훈장처럼 생긴 마크들에는 25번의 비행 임무와 탑승했던 승무원의 이름이 적혀있다. 왼쪽 위 이미지들은 인데버호의 다양한 모습을 보여주고 있다. 맨 위부터 시계방향으로 첫 비행을 마치고 착륙할 당시 제동 낙하산을 펼친 모습, 발사대에서 우주로 향하기 위해 준비 중인 모습, 케네디 우주센터로 돌아오는 페리 비행, 궤도처리시설로 이동 중, 국제우주정거장과의 도킹, 발사체를 장착하기 전 세워 올려지는 모습. 사진 출처 : NASA
인데버호는 마지막 비행을 마치고 캘리포니아과학센터로 이동한다. 이와 더불어 미국의 우주왕복선은 2011년 모두 퇴역한다. 이미 2011년 2월 24일 마지막 비행을 마친 디스커버리호는 스미소니언 국립항공우주박물관에 전시되고 애틀란티스호 역시 2011년 6월 28일 비행을 끝으로 케네디우주센터에 전시된다. 우주를 여행하던 이들은 퇴역 후 박물관에 전시됨으로써 우주가 아닌 지구상에 영원히 머물게 됐다.

글 : 유기현 과학칼럼니스트




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<영화 신기전>은 한국의 신무기를 막아야 하는 명나라와 지켜내야 하는 조선을 소재로 삼아 공전의 히트를 기록했다. 수많은 로켓포가 하늘을 뒤덮고 명과 여진족의 연합군은 세상에서 처음 보는 신무기에 속수무책이다. 영화 속 통쾌한 반전을 이룬 최첨단 무기는 바로 조선시대 실재했던 신기전이다. 세계우주학회 IAF가 인정한 세계 1호 로켓의 기록을 가지고 있는 신기전은 당시 우리 과학의 우수성을 보여주는 흥미로운 역사다.

신기전 이후 600여 년 잠자고 있던 한국형 로켓이 이제 부활을 준비하고 있다. 전남 고흥반도 외나로도의 나로우주센터에서 우리나라 최초의 위성발사체 KSLV(Korea Space Launch Vehicle)-1을 타고 과학기술위성 STSAT-2호가 발사된다. 이는 곧 우리나라가 독자적으로 위성을 쏘아 올리는 능력을 갖춘 우주선진국의 모임 ‘스페이스 클럽에 가입하는 폭죽이다. 비교적 열악한 환경을 가진 한국의 현실에서 스페이스 클럽 가입은 월드컵 4강만큼이나 벅찬 감동이 될 것이다.

한국과 러시아가 공동연구로 만드는 우리 국가대표 KSLV-1은 어떻게 구성될까. 1단과 2단으로 짜이고 2단의 윗부분에 과학기술위성 2호를 탑재해 우주궤도에 오르는 역할을 한다. 1단은 러시아 흐루니체프사가 현지에서 개발해 한국의 발사장인 나로우주센터로 배달해오고, 킥 모터라고 부르는 2단 부분은 항공우주연구원이 설계하고 국내 한 기업에서 국산화한 것이다. 무려 5천여억 원이 투입되는 이 로켓은 과연 수명이 얼마나 될까? 간단히 말하면 채 10분이 되지 않는다. 발사 후 238초 만에 1단이 분리돼 태평양에 떨어져 나가고 관성에 의해 300km까지 날다가 2단 부분이 580초 만에 위성만을 남겨두고 임무를 마치고 생을 마감한다.

위성이나 우주선의 발사체를 흔히 로켓이라고 부르는데 로켓과 미사일은 무엇이 다를까? 크게 다르지 않다. 러시아는 냉전시대 그 많던 대륙간탄도미사일을 폐기하는 대신 우주발사체로 전용시켰다. 2006년 아리랑 2호를 쏘아준 발사체 ‘로콧(ROCOT)’도 원래 군사용 미사일이었다. 북한의 대포동도 마찬가지이다. 2002년 대포동 2호가 올랐을 때 일본은 미사일을 쐈다고 호들갑을 떨었고 북한은 광명성이라는 위성을 탑재한 위성발사체라고 주장했다. 쉽게 말하자면 로켓의 상층부에 탄두가 실리면 미사일, 특히 핵을 실으면 핵미사일이 되고, 위성을 올리면 우주발사체, 즉 로켓으로 봐도 크게 틀리지 않다.

과거에는 고체추진제를 사용했으나 KSLV-1은 액체추진제를 사용했다. 고체추진기관은 흔히 미사일의 엔진으로 사용하는데, 공장에서 한 번 고체추진제를 넣으면 10년은 보관이 가능해 다량으로 보관하고 아무 때나 쓸 수가 있다. 그러나 액체추진로켓은 추진제와 연료를 발사 직전에 넣어야 하고 폭발의 위험도 크지만 대형 로켓을 쏘기에는 적합한 구조다.

발사체는 인공위성을 우주궤도에 올려주는 로켓이다. 로켓이 위성을 궤도에 밀어 넣어주는 힘, 즉 추력에 따라 위성의 성패가 결정된다. 그렇기 때문에 자국 로켓이 없으면 늘 외국에 끌려 다닐 수밖에 없다. 아무리 좋은 위성이 있어도 다른 나라에서 쏘아주지 않겠다고 하면 위성은 고철덩이에 불과하다. 그리고 외국 로켓을 이용할 때 한국위성의 제원과 특징 등의 첨단정보가 자연스럽게 로켓 보유국에 전해질 수밖에 없다. 우리나라도 자국 로켓이 없어서 쓰라린 경험을 한 적이 있다. 지난 2006년 발사한 아리랑 2호라는 해상도 1m급의 세계 최고 정밀도를 갖춘 관측위성을 개발하고도 로켓이 없어 당시 러시아제 ‘로콧’이라는 로켓에 발사를 맡길 수밖에 없었다.

미래를 따지면 자국 로켓은 매우 경제적이다. 만약 위성발사의 성공률을 높이기 위해 세계 최고 성능을 가진 아리안 5호 로켓을 이용한다면 대략 500억 원의 발사비용을 지불해야 한다. 러시아제 ‘로콧’과는 가격 면에서 차원이 다른데 위성 한 번 쏘려고 그 많은 비용을 지불할 수는 없다. 따라서 KSLV-1의 성공이 갖는 의미는 각별하다. 이번에는 비록 100kg급 소형위성이지만 10년 뒤 1톤급 상용위성을 무사히 쏜다면 우리도 다른 나라 위성을 우리 발사체로 대신 쏴주겠노라고 세계 위성시장에 당당히 명함을 내밀 수 있는 것이기 때문이다. 기술 소국의 설움을 떨쳐버리고 우리의 독자적인 하늘을 갖는 첫 걸음이 되는 것이다.

지난 92년 카이스트 인공위성연구소가 첫 한국위성 우리별 1호를 만든 이후, 지금까지 우리별 시리즈와 아리랑 1, 2호, 고체로켓 KSR-3까지 모두 불가능할 것으로 보였던 우주개발작품은 모두 현실화됐다. 한국 우주개발 역사에 있어서 가장 주목할 점은 아직 단 한 번도 실패한 적이 없다는 사실이다. 대덕연구단지에서 시작된 KSLV-1이라는 작지만 큰 뜻을 가진 배는 이제 곧 닻을 올리고 국민에게 희망을 전해주는 항해를 시작할 것이다.

글 : 강진원 기자(TJB 대전방송)


ndsl링크 <출처 : 한국과학기술정보연구원 >

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