「우주왕복 로켓」실현 멀지않다/맥도널 더글러스사…차세대 비행체개발

◎고도 8백40m 비행… 선자세로 무사귀환

우주왕복 로켓­.친근한듯 하면서도 다소 낯선 이 용어는 사실상 수십년간 항공과학기술자들을 괴롭혀 온 숙제다.

지금까지 우주궤도상에 인공위성같은 비행체들을 올려놓기 위해 발사한 로켓은 수십억달러의 추진체를 우주 속에 날려 버려야 했던 1회용 장치였다.「우주왕복 로켓」은 임무를 마친 로켓을 제자리로 불러들여 재활용을 함으로써 우주개발에 투입되는 예산을 절감해 보자는 발상에서 나온 차세대 비행체.

디스커버 최신호는 미국 항공과학기술자들의 이 분야에 대한 노력에 이제 서광이 비치기 시작했다고 전한다.

궤도진입 1단로켓의 영어 첫자를 따 SSTO라 불리는 이 로켓을 앞장서 개발하고 있는 곳은 델타로켓으로 유명한 맥도널 더글러스(MD) 항공사.인류 최초의 달 착륙선 아폴로 12호의 피트 콘래드 선장이 개발사업 책임자다.

콘래드팀은 다섯번의 시도끝에 마침내 지난 94년6월27일 뉴 멕시코 발사장에서 전장 12.6m의 원추형 DC(델타 클리퍼)­X 로켓을 시험발사하는데 성공했다.

3분의 1 축소모형인 DC­X는 비록 발사후 동체손상으로 비상착륙 프로그램을 작동시켜야 했지만 최고 고도 8백40m로 78초간 비행을 한후 발사됐던 자리에서 불과 2백40m 떨어진곳에 반듯이 선 자세로 무사히 귀환했다.이번에도 고도 1.6㎞,비행시간 2분 기록을 넘기지는 못했지만 전에 비하면 놀라운 성과였다.

총 2백여개의 위성발사기록을 지닌 MD사가 SSTO개발에 나선 것은 1991년 스타워스 프로그램의 요청을 받고 나서부터였다.목표는 단 한번의 발사로 우주에 진입할 수 있는 가볍고 효율적인 비행체 제작.연구팀은 최소 궤도 3만8천4백㎞,최소 시속 17만5천㎞를 기준으로 새로운 로켓을 설계하기 시작했다.

가장 큰 난제는 전체무게의 90%에 이르는 엄청난 연료량이었다.하지만 과학자들은 로켓의 모양은 원추형으로 하고 수직이륙과 수직착륙을 시키도록 한다는 데는 쉽게 합의했다.그것만이 차체의 무게와 열차폐량,지상장비를 최소화시킬수 있기 때문이다.

과학자들은 또 수직착륙시 돌풍과 기압파에 의한 로켓의 전복을 막기 위해 로켓을 물개의 코위에서 돌아가는공처럼 회전하는 구조체로 설계했다.

드디어 93년8월 처음으로 DC­X가 발사대에 선을 보였다.전장 12.6m,폭 3.9m,무게 21t에 개폐식 네다리를 가진 모습이었다.

무게를 최소화 하도록 동체는 크레디트카드보다 얇은 다공 탄소섬유로 제작됐으며 약 2분간 연소할 수 있는 4개의 산소­수소엔진이 장착됐다.

추진체는 천천히 발사대를 떠나 90m 높이에서 수초간을 배회한후 회전엔진의 도움을 받아 오른쪽으로 1백5m를 미끄러져간후 다시 비행하고 천천히 지상으로 내려왔다.전체 비행시간은 66초.시험은 대성공이었다.

DC­X는 그후 4회의 시험비행을 추가하면서 그때마다 기록을 높여 나갔고 마침내 미국 항공우주국(NASA)의 주요사업으로 자리잡기에 이르렀다.

이제 MD사의 기술자들은 모형이 아닌 실제 비행체로서 DC­XA 개발을 서두르고 있다.무게를 줄이기 위해 알루미늄 연료탱크를 리튬과 알루미늄 합금으로 전환하는 문제,동체 내부의 뼈대를 알루미늄에서 탄소섬유로 바꾸는 문제가 고려되고 있으며 산소및 수소로 이뤄진 연료및 엔진의 교체도 연구되고 있다.

등유와의 혼합엔진을 택하는것도 방안중의 하나.동체 역시 탄소섬유에서 내화성 세라믹으로 바꾸되 무게를 현저하게 줄이는 방법이 강구되고 있다.

DC­XA는 라크웰 인터내셔널과 록히드등 2개의 경쟁상대도 맞고 있다.NASA가 투자분산책으로 이들에게도 연구용역을 주었기 때문이다.두 회사는 모두 수직이륙­수평착륙형 1단로켓을 개발중이다.

NASA가 20 00년도 발사 모델로 어느쪽에 낙점을 할 것인지는 아직 미지수다.하지만 어떤 형태로든 실험단계에 들어간 곳은 MD밖에 없으며 그때까지 실체를 내놓을 수 있는 곳도 MD밖에 없을 것이란게 MD기술진들의 장담이다.<신연숙 기자>