우주도전, 발사시간 결정하는 '하늘의 문'은 무엇?

우주도전, 발사시간 결정하는 '하늘의 문'은 무엇?

 

현대 과학의 총체로 불리는 나로호 발사는 인력의 힘만으로는 성공을 보장할 수 없다.

지상에서 첨단기술로 한치의 오차없는 엄격한 진단과 우주궤도에서 최적화된 위성 운용을 위한 발사 가능 시간대(발사 윈도우:launch window)를 사전에 계산하고도 최적의 기상조건이란 하늘의 도움을 받아야 비상할 수 있다.

교육과학부와 항공우주연구원이 밝힌 위성 발사가 허락된 최적 조건의 '하늘의 문'은 바람과 낙뢰, 구름, 온도 등에 의해 결정된다.

바람은 지상풍과 고층풍으로 구분되며 지상풍은 평균 풍속 초속15m에서 순간 최대풍속 초속 21m가 허용 한계다. 또 고층풍은 상층(지상~30km고도)에서 최대풍속 초속100m 이하여야 한다.

지상풍이 강하게 불 경우 로켓 발사시 자세 제어 및 안정성 확보에 어려움이 발생하고 발사가 이뤄졌다 하더라도 고층풍이 강할 경우 발사체 비행 중에 같은 문제가 도출될 수 있어 풍속의 범위가 한정돼 있다.

또 낙뢰나 구름도 주요 고려 대상이다. 낙뢰나 구름이 로켓의 전자장비 및 탑재체에 전기적인 손상을 줄 수 있기 때문에 비행궤적 20㎞ 이내에 낙뢰가 예보돼 있다면 발사가 미뤄진다.

그밖에도 온도는 -10℃~영상 35℃ 범위에 있어야 되며 발사장 및 인근 50㎞ 이내에 강수가 있어도 안된다.

항우연 관계자는 "우주발사체는 하늘이 허락한 특정 시간대에만 발사가 가능, 이 시간대를 '하늘 문이 열리는 시간'이라고 표현한다"며 "온도와 강풍, 낙뢰, 습도, 강수 등 자연조건을 모두 만족시켜야 발사가 가능하다"고 말했다.

실제로 지난해 7월 모두 6차례에 걸쳐 발사가 연기된 미국의 우주왕복선 엔데버호도 3차례가 기상 악화에 따른 연기였다.

기상 조건과 함께 고려해야할 사항이 우주물체와의 근접 회피 분석이다.

항우연에 따르면 1957년 최초의 인공위성 발사 이후 현재까지 6000개가 넘는 인공위성이 발사되는 등 지구 주위에 존재하는 우주물체는 계속 증가하고 있다.

이로 인해 발사 윈도우가 열렸다 하더라도 우주 물체와의 근접 비행이 예상되는 순간은 피해 발사해야 한다.

이에 따라 나로호는 미국의 연방항공청(FAA)에서 제시하는 기준에 따라 유인 우주 비행체인 국제우주정거장 (ISS), 우주 왕복선 및 소유즈, 무인 우주물체의 이동경로를 계산해 일정거리를 확보하고 있다.

나로호의 구체적 발사 시각은 발사 당일인 9일 오후 4시30분과 오후 6시40분 사이에서 결정되며 당시의 기상조건과 위성과의 충돌 가능성 등으로 인해 발사 일정이 불가피하게 조정될 가능성이 있어 19일까지를 발사 예비일로 설정하고 있다.

항우연 관계자는 "특히 위성은 태양 에너지를 동력으로 하기 때문에 궤도에 진입한 후 위성의 태양 전지판이 태양을 정면으로 바라볼 수 있어야 한다"며 "발사 당시의 조건도 중요하지만 발사 뒤 궤도에서의 운용 문제도 고려해야 한다"고 말했다.

한편 광주지방기상청에 따르면 9일 고흥 주변의 날씨는 일부 지역에 구름이 끼겠으나 대체로 맑고 소나기 확률은 20% 수준이다. 기온은 15도~26℃로 예상되며 바람은 초속 1~2m로 전망, 발사에 지장이 없겠다.