[아하! 우주] 내 안에 우주 왕복선의 심장이 있다...미국의 차세대 로켓 SLS

미국 항공우주국(NASA)의 우주 왕복선은 한때 미국 과학기술력의 상징처럼 받아들여졌다. 하지만 사실 우리가 아는 우주 왕복선은 예산과의 타협으로 태어난 산물이다. 본래 NASA가 1970년대에 개발했던 것은 완전히 재사용이 가능한 어미-자식형 로켓이었다.

그러나 비용과 개발 난이도 문제로 인해 결국 우주 왕복선에 한 번 쓰고 버리는 거대한 연료탱크를 달고 그것도 모자라 두 개의 고체 로켓을 탑재하는 방식으로 변경되면서 비용이 급상승했다. 여기에 1986년 챌린저호 참사 이후에는 매번 발사 때마다 더 엄격한 검사를 진행해 사실상 우주선을 매번 조립하는 수준으로 유지 보수가 복잡해져 비용이 더 상승했다.

본래 우주 왕복선의 목적은 한 번 쓰고 버리는 로켓 대신 여러 번 쓰는 로켓으로 우주 발사 비용을 절감하는 것이었다. 그러나 우주 왕복선의 비용이 상승하면서 오히려 기존의 일회용 로켓보다 비용이 더 들어가는 웃지 못할 일이 발생했다. 결국, NASA가 우주 왕복선을 퇴역시키고 기존의 일회용 로켓으로 다시 돌아온 이유다.

- 우주 왕복선의 심장을 물려받은 SLS

인류를 달 궤도 너머 심우주로 보낼 새로운 로켓의 이름은 SLS(Space Launch System)이다. 이 로켓은 2030년대 미국의 화성 유인 탐사에서 핵심적인 역할을 할 예정이다. 본래 NASA는 아레스 로켓이라는 차세대 대형 로켓을 개발 중이었으나 두 가지 형태의 로켓을 개발할 예산이 없어 취소되고 SLS로 대체되는 등 여러 가지 우여곡절을 겪었다.

과거 인류를 달에 보낸 새턴V 로켓보다 더 강력한 SLS는 2018년 첫 시험 비행을 할 예정이다. 하지만 우주 왕복선보다는 새턴V 로켓을 닮은 외형에도 불구하고 사실 SLS는 우주 왕복선의 엔진을 물려받게 된다. 이는 예산을 아끼는 측면 외에도 오랜 세월 검증된 엔진을 탑재해 성공 가능성을 높이고 개발 시간을 단축하려는 의도다.



1981년 처음 발사된 우주 왕복선에는 RS-25 로켓 엔진이 탑재되었다. 이 엔진은 지름 2.4m, 높이 4.3m에 달하는 대형 로켓 엔진으로 해수면에서 1,670kN의 엄청난 추력을 발생시킬 수 있다. 우주 왕복선에는 이 엔진 3개가 탑재되는데, 지상에서 발사 시에는 연료 탱크 양옆에 있는 고체 로켓 부스터(SRB)가 추가적인 추력을 제공해 수천t의 육중한 로켓을 하늘로 쏘아 올린다.

SLS에는 우주 왕복선에 탑재된 RS-25 엔진 4개가 탑재된다. 물론 세월이 흐른 만큼 초기 우주 왕복선과 같은 엔진을 사용하는 것이 아니라 개량형 엔진을 사용하게 된다. SLS에 처음 탑재될 엔진은 Block II RS-25D 엔진이다. 여기에 1단인 코어 스테이지 양옆에 고체 로켓 부스터의 개량형이 탑재된다. 모습은 바뀌었지만, 그 가슴에는 우주 왕복선의 심장이 뛰고 있다.

RS-25 엔진은 최근 예정된 지상 연소 테스트를 성공적으로 마무리했다. 굉음을 내며 힘차게 불꽃을 내뿜은 RS-25D 엔진은 이제 달로 향하는 첫 비행을 준비 중이다.

- 인류를 달 궤도 너머로 보내기 위해

SLS의 첫 번째 비행은 2018년 11월경으로 예정되어 있다. 이 첫 번째 발사에는 일단 무인 테스트를 먼저 진행한다. 인류를 달 너머로 보낼 오리온 우주선을 우주인 없이 발사해 달 선회궤도를 돌게 하는 것이다. 2021년에는 달 궤도나 혹은 그 너머에 있는 소행성을 탐사하는 임무가 계획 중이다. (이 임무는 다소 변경이 있을 수 있다)



이 임무는 화성 유인 탐사 미션의 사전연습 성격이 강하다. 이 임무에서 SLS의 성능 테스트는 물론 실제 우주 비행사가 탑승해 오리온 우주선과 함께 여러 가지 탐사 임무를 수행할 것이다.

여기까지 순조롭게 진행되더라도 화성까지의 길은 험난하다. 지구에서 화성까지의 거리는 지구에서 달까지의 거리와는 비교할 수 없을 만큼 멀기 때문이다. 따라서 현재 화성으로 인류를 실어나를 화성 수송 우주선(MTV)의 개발이 한창이다. 여러 가지 아이디어들이 준비 중에 있는데, 그중 하나는 원자력 우주선이다. 연료를 아끼기 위해서는 다른 대안이 없다는 주장도 있지만, 아직 확정된 것은 아니다.

화성 수송 우주선이 어떤 형식으로 결론이 나든 간에 이 우주선을 지구에서 우주로 실어나르는 것 역시 SLS 로켓 외에는 불가능한 일이다. SLS는 최대 130t의 화물을 지구 저궤도로 실어나를 수 있는 유일한 대형 우주 수송 로켓이기 때문이다.

사실 인류가 화성에 발을 내딛기 위해서는 앞으로 여러 난관을 돌파해야 한다. SLS가 성공적으로 개발된다고 해도 화성 유인 탐사가 반드시 성공한다는 보장은 없다. 그러나 SLS가 실패한다면 인류의 화성 탐사는 다시 먼 미래를 기약할 수밖에 없다. 따라서 지금 개발 중인 NASA의 SLS의 어깨가 무겁다. RS-25가 든든한 심장으로 SLS를 들어 올리기를 기대해본다.

동영상 https://www.youtube.com/watch?v=XP1CQtV8Qk8



고든 정 통신원 jjy0501@naver.com