[누리호 우주로]②성공 여부는 발사 30여분만에 판가름

발사는 21일 오후 4시 유력하지만 수많은 변수 탓 장담 어려워

한국형 발사체 ‘누리호'(KSLV-II)의 1차 발사는 ‘발사 가능 시간’이 10월 21일 오후 3∼7시로 잡혔다.

다만, 전례로 볼 때 예정된 날짜와 시각에 발사가 이뤄진다는 보장은 누구도 할 수 없다.

발사를 제약하는 수많은 변수가 있으며, 우리나라 나로호의 사례를 포함해 각국의 발사체 개발 역사를 보면 실제로 발사가 연기되거나 취소된 사례도 매우 흔하다.

10일 한국항공우주연구원과 과학기술정보통신부에 따르면 누리호 1차 발사 시각은 기상 여건, 우주물체 충돌 가능성 등 요인을 분석한 결과를 반영해 발사 예정일인 21일 오전에 최종 확정된다. 지금으로서는 오후 4시 전후가 가장 유력하다.

발사체 발사는 각종 준비시간을 고려해 오후에 이뤄지는 경우가 대부분이다.

◇ ‘사람 걷는 느린 속도’로 발사대로 이동…10분전 자동시스템 가동

전남 고흥군 나로우주센터 내 발사체종합조립동에서 총조립을 끝낸 누리호는 발사 전날인 20일 트랜스포터(transporter)를 이용해 발사대로 이송된다.

누리호는 수평을 유지한 가운데 사람의 보행 속도 수준인 시속 1.5㎞로 천천히 이송된다. 발사대에 도착하면 이렉터(erector)의 도움을 받아 수직으로 세워진 뒤 발사 패드에 고정된다.

발사 당일 누리호는 선 상태를 유지하면서 연료, 전기 계통을 중심으로 다시 한번 꼼꼼하게 종합 점검을 받는다.

연로와 산화제 주입은 발사 약 4시간 전부터 진행된다. 이 작업이 순조롭게 마무리되면 발사체 기립 장치가 철수된다.

발사 10분 전 발사관제시스템은 발사자동운용(PLO)를 가동한다. 누리호 발사 준비 작업은 이때부터 발사체 이륙 직전까지 자동으로 진행된다.

발사체 발사 준비가 완료되고 1단 엔진 추력이 300t에 도달하면 지상고정장치(VHD) 해제 명령이 내려지고 발사체가 이륙하기 시작한다.

 

◇ 발사 성패 판정에 30여분 걸린다

1단 분리는 이륙 개시 127초 후다. 고도 59㎞에서 1단이 분리된다.

233초 후에는 고도 191㎞에서 페어링(위성 등 발사체 탑재물을 보호하는 역할을 하는 덮개)이 분리된다. 페어링이 정확한 시간에 제대로 분리돼야 누리호에 실린 모사체 위성(더미 위성)이 목표한 궤도에 투입될 수 있다.

발사 후 274초가 지나면 고도 258㎞에서 2단이 분리되고, 967초가 지나면 최종 고도 700㎞에서 3단 추력이 종료된 뒤 탑재된 더미 위성이 분리된다.

목표 궤도에 더미 위성이 성공적으로 분리됐는지를 알 수 있는 자료를 분석하는 데는 약 30여분이 걸린다. 누리호 1차 발사의 성공 여부도 이 때 알 수 있다.

1단, 페어링, 2단 분리 추적과 정보 수신은 제주도에 있는 제주추적소에서 진행된다. 제주추적소에는 추적레이더 1기와 원격자료수신장비 2기가 있다.

3단 엔진 종료와 더미 위성 분리 등에 관한 정보는 서태평양의 팔라우에 있는 해외추적소에서 맡는다. 팔라우추적소에는 원격자료수신 안테나, 위성통신망, 해저광케이블망 등이 구축돼 있다.

◇ 풍속 21㎧ 넘으면 발사 어려워…우주물체 충돌 가능성 3회 분석

발사체 발사는 작은 변수에도 어려움을 겪을 수 있다, 온도, 습도, 지상풍, 고층풍 등 기상 환경은 물론이고 우주물체 충돌 가능성까지 세심하게 분석해야 발사일과 시각을 확정할 수 있다.

발사에 가장 적합한 기온은 -10℃∼35℃ 사이며 순간최대풍속은 21㎧ 이하여야 한다.

비는 오지 않는 게 좋다. 원론적으로는 비가 내려도 발사에 큰 문제가 없지만, 불확실한 위험 요소를 줄이기 위해 비가 오면 발사를 연기하고 맑은 날을 택하는 경우가 많다.

비행 경로상 번개가 칠 가능성도 없어야 한다. 만약 낙뢰 예보가 있으면 발사는 미뤄진다.

만약 1차 발사 예정일인 21일에 기상 또는 기술적 문제가 발생하거나 우려되면 ‘발사 예비기간’인 오는 22일∼28일로 일정을 미루고 준비가 다시 진행된다.

기상 조건으로 인한 발사일 변경은 해외에서도 매우 빈번하게 발생한다.

지난해 발사된 아랍에미리트(UAE) 화성탐사선 ‘아말’과 미국의 우주탐사 기업 스페이스X의 유인우주선 ‘리질리언스’도 기상 상황에 의해 발사일이 변경됐다.

우주 물체 충돌 가능성 분석은 발사 1주일 전, 24시간 전, 8시간 전 각각 진행된다. 최종 발사 시간은 8시간 전 결과를 토대로 결정된다.

발사를 가로막는 또 다른 변수는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 사태다. 발사 운영 인력이 코로나19 확진 판정을 받으면 밀접 접촉자를 가려내고 동료들도 진단검사를 받아야 하므로, 발사는 즉시 중지될 수밖에 없다.

누리호가 첫 번째 발사에 성공할지 여부나 언제 성공할지는 누구도 장담할 수 없다.

우리나라 첫 우주발사체 계획이던 ‘나로호’의 경우 2009년 8월 25일 페어링 비정상 분리로 1차 발사에 실패했고, 2010년 6월 10일 2차 발사를 시도했으나 역시 궤도 진입에 실패했다. 발사 최종 성공은 1차 발사 시도 후 약 3년 4개월이 지난 2013년 1월 30일에야 이뤄졌다.

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