1960년대 미국과 러시아의 우주개발 경쟁, 즉 누가 먼저 달에 사람을 보내느냐 하는 것은 경쟁이라기보다 미국과 러시아의 우주전쟁이었다. 전쟁을 치르는 데 예산이 별도로 있을 수 없었다. 미국과 러시아는 모든 국력을 다해서 서로 전쟁을 한 것이다.

1969년 7월 16일 발사된 미국의 아폴로 11호가 같은달 21일 오전 11시 56분 20초에 달에 도착함으로써 치열했던 미국과 러시아의 우주개발 경쟁은 미국의 승리로 끝났다. 그 뒤 아폴로 계획은 예정대로 아폴로 17호까지 달 탐험을 계속했다.

아폴로 계획이 성공적으로 마무리되어 갈 즈음 미국의 우주개발에 참여했던 과학자와 기술자들에게 큰 고민거리가 생겼다. 그것은 다름 아니라 미국 정부와 국민들이 아폴로 계획 이후에도 지금까지와 같이 계속해서 우주개발을 지원해 줄 것이냐 하는 점이었다.

아폴로 11호가 달로 탐험을 떠날 때 미국은 미국 역사상 최대의 축제 분위기였다. 특히 아폴로 11호가 발사되는 우주센터 케이프케네디 우주센터에는 수백만 명이 역사적인 순간을 보려고 모여 있었다. 이들 중에는 흑인을 비롯한 많은 가난한 사람들과 우주개발을 낭비라고 생각하는 사람들이 모여 며칠째 시위를 했다.

그들의 주장은 "우주개발에 사용할 돈을 가난한 사람들을 위해서 사용하라"는 것이었다. 미국 정부와 우주 과학자들은 아폴로 계획처럼 낭비가 심한 우주개발 계획을 계속해야 하는지 문제를 심각하게 고려했다. '어떻게 하면 경제적인 우주개발을 할 수 있을까?' 이 같은 고민의 결과 나온 아이디어가 바로 스페이스 셔틀(Space Shuttle), 즉 우주왕복선이다.

비행기처럼 연료만 넣으면 계속 사용할 수 있는 우주왕복선을 만들면 우주비행 비용을 줄일 수 있다고 생각한 것. 미국의 우주왕복선 계획은 1972년 1월 5일 당시 닉슨 대통령의 승인을 받아 시작됐다.

아폴로 우주선의 경우 111m 높이의 로켓과 우주선 중에서 임무를 끝내고 지구로 되돌아오는 것은 높이 3m, 지름 4m 크기의 원뿔형 캡슐뿐이며, 이 캡슐 역시 다시 사용되지는 않았으므로 100퍼센트 1회용 소모품이었다. 가격 역시 4억 달러 이상으로 무척 비쌌다.

당시 여러 종류의 경제적이고 과학적인 우주왕복선에 대한 아이디어가 나왔으나, 1972년에 지금과 같은 형태의 것으로 결정됐다. 1977년 초 첫 번째 우주왕복선이 완성돼 몇 년에 걸쳐 각종 실험을 한 뒤인 1982년 4월 12일 오전 7시에 케이프케네디 우주센터에서 성공리에 발사되었다.

드디어 우주왕복선 시대가 개막된 것이다. 우주왕복선은 궤도선, 외부탱크, 추력 보강용 고체 부스터 로켓의 3가지로 구성되어 있다. 궤도선은 한번 비행 후 점검, 수리해 계속 사용하고 외부탱크는 한 번만 사용하며 고체부스터는 바다에서 회수해 수리하고 추진제를 채워 계속 사용하는 시스템이다.

특이한 점은 값이 비싼 액체 엔진은 왕복선에 부착해 계속 사용한다. 미국의 우주왕복선 개발에 소련도 가만히 있을 수 없었다. 소련도 미국보다 6년 뒤인 1988년 10월 부란 이라는 이름의 우주왕복선을 발사했다.

그러나 미국보다도 발사비용이 훨씬 많이 들어 결국 한 번만 발사하고 포기했다. 그동안 미국의 NASA가 제작한 우주왕복선용 궤도선은 컬럼비아(1979), 챌린저(1982), 디스커버리(1983), 아틀란티스(1985), 인데버(1991)모두 5대다.

이중 챌린저호는 1986년 발사하던 중 폭발하였고 컬럼비아호는 2003년에 우주비행을 마친 후 지구로 귀환하다가 사고로 폭발했다. 현재는 3대 우주왕복선 중 디스커버리호는 지난 2월 24일 마지막으로 우주로 발사되었다가 3월 9일 안전하게 귀환했다.

디스커버리호는 27년 동안 활동하면서 39번 우주로 발사되어 2억3800만km를 비행하며 우주에서 보낸 시간은 정확하게 356일이다. 디스커버리호는 1990년 허블 우주망원경을 우주로 날랐고, 1998년 존 글렌 상원의원이 최고령으로 두 번째 우주비행을 할 때도 이 우주선을 이용했다.

미 항공우주국은 궤도선을 더 이상 제작하지 않고 현재 남아있는 궤도선을 2011년까지만 사용할 계획이다. 미국이 우주왕복선을 계속 운행하지 않는 가장 큰 이유는 막대한 운영비용이다. 현재 1회 운영비용이 최대 15억 달러(1조 7천억 원)나 든다.

만일 6명의 우주인과 20톤의 국제 우주정거장 모듈을 싣고 우주정거장으로 발사를 한다고 가정할 때 러시아 우주로켓으로는 3000억 원 정도면 충분히 가능한데 미국의 우주왕복선을 이용하면 5~6배의 비용이 더 든다.

비행기도 마찬가지이지만 우주선도 착륙할 때가 가장 위험하다. 러시아의 소유스 우주선은 무게 3톤짜리 캡슐이 낙하산을 펴고 넓은 초원지대로 내려오지만 우주왕복선의 궤도선은 반듯이 정해진 활주로에 착륙해야하며 무게도 100톤 정도로 소유스 우주선의 캡슐보다 33배나 더 무겁다.

우주선의 경우 크고 무거울수록 지상으로 내려올 때는 훨씬 더 위험하다. 미국에서 구상하고 있는 차세대 우주선은 1970년대 달 탐험에서 사용하였던 원추형의 아폴로 우주선을 6~7명이 탈 수 있도록 크기만 키운 것이다. 다시 옛날 시스템으로 되돌아 간 셈이다.

우주에서 초속 7.9km의 초고속으로 우주비행을 하다가 지상으로 내려오는 우주선은 작고, 간단하고, 가벼울수록 안전하고 경제적이라는 것을 미국의 우주왕복선이 잘 보여준다.

▲채연석 박사  ⓒ2011 HelloDD.com
채연석 박사는 2005년 한국항공우주연구원의 수장을 지낸 바 있으며, 현재에는 연구원에서 전문연구위원으로 활동 중입니다. 로켓 박사로 더 많이 알려져 있으며, 2005년 KSR-Ⅲ 프로젝트를 진두 지휘하기도 했습니다.

우주소년단 부총재로 우리나라의 국가 과학기술의 미래인 아이들에게 우주시대의 꿈과 희망을 심어주고 있습니다.

채 박사는 '채연석의 로켓과 우주개발'을 통해서 우리나라의 국가 과학기술의 미래인 아이들에게 우주시대의 꿈과 희망을 심어주기 위해 다양한 경험을 글로 전달해 줄 예정입니다.
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