이윽고 지난 9월 NASA는 회당 수백만 달러의 비용절감이 가능하고 안전성이 높으며 지금보다 자주 발사할 수도 있는 신개념 우주발사체 개발 계획을 발표했다.
'2마일 레일건'으로 불리는 이 프로젝트에 필요한 것은 2마일(3.2㎞) 길이의 기차 레일 트랙과 마하 10 속도의 스크램제트 항공기, 그리고 작은 마을 하나가 사용하기에 충분한 전기에너지다.
스크램제트 항공기는 화물을 실은 우주선을 부착한 채 발사돼 고도 60㎞까지 상승하는데 여기서 우주선이 지구 궤도로 추진되고 항공기는 다시 지구로 귀환하는 방식이다.
사실 이는 기존의 발사과정보다 더 복잡하다. 하지만 NASA의 엔지니어들은 유연성에서 큰 이점이 있다고 설명한다. 4.5톤급 위성을 궤도로 쏘아 올린 다음날 곧바로 달을 향해 유인우주선을 발사할 수도 있다는 것. 추진연료 역시 기존 로켓보다 훨씬 덜 들어간다.
일견 이는 현실화 가능성이 크지 않은 상상에 가까워 보인다. 하지만 NASA 케네디우주센터의 스탠 스타 박사는 기술적으로 10년 내에 테스트가 가능하다는 입장이다.
NASA는 이미 12초간 마하 10의 속도를 내는 스크램제트 기술을 보유하고 있고 지난 5월에는 보잉도 X-51A 스크램제트 항공기로 200초의 비행기록을 세웠다는 게 그 근거다. 레일건의 개발 또한 머지않았다.
미 해군이 항공모함의 제트 전투기 출격에 쓰이는 유압식 캐터펄트를 전자기식으로 대체하기 위한 실험을 진행 중이기 때문이다. 이 프로젝트에 참여중인 NASA의 폴 바톨로타 박사는 이렇게 말한다. "모든 재료는 이미 갖춰져 있습니다. 이를 어떻게 조합할지만 고민하면 됩니다."
가격경쟁력
우주왕복선을 1회 발사하려면 약 4억5,000만 달러가 들어간다. 이 비용을 2번만 절약하면 레일건 스크램제트 방식의 우주왕복선 개발이 가능하다.
| 1. 레일건 활성화 24만 마력의 리니어모터가 180㎿의 전력을 전자기력으로 바꾼다. 이를 통해 스크램제트 항공기가 레일에서 발사된다. 항공기는 60초 내 마하 1.5로 가속되지만 우주비행사가 느끼는 중력가속도는 3G 이하다. 2. 스크램제트 엔진 점화 고속 터보제트 엔진이 가동되면 스크램제트 항공기가 레일에서 발사된다. 이후 공기유입구로 들어오는 공기를 압축해 1,650℃로 가열, 연소실 내의 수소를 점화시켜 약 10여톤의 추진력을 얻는다. 3. 궤도 안착 항공기가 고도 60㎞에 이르면 공기 중 산소가 희박해져 마하 10의 속도를 유지할 만큼 충분한 산소를 공급받을 수 없다. 이 때 우주선이 분리돼 지구궤도로 추진된다. 동시에 항공기는 지표면을 향해 하강한다. 4. 귀환 및 착륙 스크램제트 항공기는 터보제트 엔진을 사용해 지구로 귀환, 활주로에 착륙한다. 우주선도 화물을 궤도에 올린 후 대기권에 재돌입해 발사장으로 되돌아온다. 이 두 비행체는 24시간 내에 다시 발사할 수 있다. |
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