인류와 속도(3부)

공학자들 : "외부 산소 없이도 연료를 연소시킬 방법은 없을까? 흠..

일단 효율은 포기하더라도 이전까지는 지상에서 공기 공급 받았지만 이제부터는 동력을 발생시킬 모든 재료를 내부에 탑재한 다음 연소시켜 발생하는 추진력을 이용해 봐야겠어."

그렇게 하여 고체연료에 산화제를 혼합 후 점화하여 연쇄반응을 일으키는 방법을 택하게 된다.

하지만 로켓의 무게 때문에 원하는 출력이 나오지 않았고, 우주에서는 진공상태인 것을 고려한다면
양력, 항력, 유체역학 등의 적용이 대부분 불필요했기에 이륙 시 필요한 최소한의 부품을 제외하고는 모두 제거해 버리는 방법을 택하게 된다.

실질적인 인공위성이나 탄두는 앞부분에의 적은 공간을 차지하며 무게의 대부분을 연료가 차지한다.

이전까지는 로켓의 운용에 필요한 공기가 사방에 존재했지만 더 이상 연소용 공기의 수급이 불가능했기 때문에 모든 연료를 로켓의 체내에 담고 있었기에 무게가 상당했다.

사실상 고체연료 로켓은 거대한 '폭죽'에 가깝다고 할 수 있었다.

미국의 물리학자이자, 로켓 공학자.

고다드 : "잠깐! 지금 당신들이 가지고 있는 고체연료가 낼 수 있는 단위 무게당 비에너지를 연료 자체의 무게의 비로 수학적으로 계산한 결과, 고체연료로는 궤도로 올리기에 한계가 있는데?
(지금은 충분한 출력을 낼 수 있는 고체연료 기술이 있지만 당시에는 기술력이 부족하였다)

거기다 고체연료는 한 번 불이 붙어버리면 손쓸 방법이 없잖아?"

추력이 부족한데다 제어까지 어려웠던 고체연료 로켓은 결국

미사일에 사용하게 되었다.

고체연료는 액체연료에 비해 안정적이며 보관이 용이했기 때문에 미사일을 제작 후 필요시에 사용할 수 있었다.

그리고 액체연료 기술은 더욱 발전하여 로켓에 초저온으로 냉각된 액체산소를 연료로 채택하기에 이른다.

액체연료 로켓은 고체연료와 다르게 구조적으로는 복잡했고, 보관도 어려웠기 때문에 발사 직전에 주입하는 방식이었다.

하지만 고순도의 산소를 사용하기 때문에 무게당 출력의 효율이 아주 좋았으며 연소도 제어할 수 있었다.

고체연료와 액체연료를 비교를 하자면 고체연료는 양초와 비교할 수 있으며

필요시에 빠르게 수급할 수 있으며 연소도 쉽게 되지만, 화력조절이 불가능하다.

액체연료는 가스버너와 비교가 가능하다.

구조가 고체연료에 비해 훨씬 더 복잡하지만 화력이 더 세고 불의 강도를 조절할 수 있다.

 

이러한 이유로 고체연료는 주로 군사용으로 많이
쓰였다.

겉으로 보기에는 액체연료의 효율이 좋으니 액체연료를 사용하는 것은 권장할 수 있겠으나 액체연료는 초기 점화 시 진동이 심한 것 외에도 몇 가지 문제가 있었기 때문에 로켓 발사의 초기 점화는 고체연료로 어느 정도 상승 후에는 2차 추진연료로 액체산소를 사용하는 방법이 나오게 된다.

로켓이나 비행선이 발사된 후 얼마뒤 떨어지는 연료봉은 고체연료를 사용한 부스터이다.

1차로 고체연료를 사용한 후 주 엔진을 점화하여 상층부까지 상승하며, 각 부스터는 임무가 끝날 때마다 분리되면서 떨어져 나가게 되는데 그 이유는 비행체의 질량을 줄여주어야 하기 때문이다.

유체의 추력 F를 받아 운동하기 위해서는 필요 없는
부분을 제거해 버려야 가속을 더 받을 수가 있다.

냉전시대의 어느 날, 인류 최초로 지구의 중력 영향의 임계점에 도달했고, 러시아의 인공위성 스푸트니크 1호는 지구의 궤도에 안착하게 된다.

우주 제1 속도 : 마하 23 (약 초속 7.8km) 돌파.

미국과의 우주 경쟁에서 러시아는 최초의 인공위성 스푸트니크 1호를 궤도에 올리며 승리를 거머쥐게 된다.

그리고 얼마 후 보스토크 1호가 최초의 유인 우주선이 되면서 자존심이 구겨질 대로 구겨져 버린 미국은

달을 향해 모든 것을 걸게 된다.

하지만 지구에서 38만 km 떨어진 달에 도착하기에는
기체에 실을 수 있는 에너지의 양이 아주 많이 부족했다.

공학자 : "지금까지는 연료를 점화시켜 반작용력으로 비행했지만.. 달까지는 너무 먼데..

우리가 생각지 못한 또 다른 추력원이 있는 것일까?"