문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 우주왕복선 (문단 편집) == 비행 원리 == [youtube(ShRa2RG2KDI)] 우주왕복선 발사 순간. STS-134 미션으로 엔데버의 마지막 비행이었다. 발사 장면은 10:00에 나온다. 멀쩡하게 발사되는 모습이 익숙하기 때문에 그냥 그렇구나 하는 경우가 많은데, 자세히 보면 도대체 이런 물건을 어떻게 띄우는지 의문이 드는 [[외계인 고문]]의 결정체. 먼저, 발사체의 질량중심과 추력중심이 크게 어긋나 있다. [[누리호]]와 같은 일반적인 모습의 로켓의 경우, 로켓의 몸체와 추진력이 나오는 엔진이 상하 직렬로 연결되어 있어 질량중심과 추력중심이 일직선상에 있게 되어, 로켓이 상승 중에 뒤집어지거나 넘어지지 않을 수 있다. 하지만 우주왕복선은 주엔진은 궤도선의 뒤에 달려 있지만 연료탱크는 궤도선의 배 밑에, 고체로켓 부스터는 연료탱크 좌우에 달려 있다. 우주왕복선은 비대칭의 매우 특이한 형상을 취한 것이다. 게다가 일반적인 로켓은 단 분리를 해도 이 질량중심-추력중심의 방향축이 계속 유지되는 데 반해 우주왕복선은 1단에 해당되는 그나마 로켓답게 붙어있던 고체 로켓부스터를 분리하면 그때부터는 정말 특이한 모양의 비행체가 [[https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/02/STS-117_SRB_Separation.webm/502px--STS-117_SRB_Separation.webm.jpg|되어 버린다.]] ||<:> [[파일:external/iphone22.arc.nasa.gov/launch-vehicles.jpg|width=100%]] || ||'''다른 우주발사체들과의 크기 비교.''' || ||[[파일:external/www.nss.org/p397.gif]] || ||'''{{{+1 좌:}}} 우주왕복선 고체부스터를 직렬로 연결했을 경우.[br]{{{+1 우:}}} 좌우로 붙일 경우.''' || 이 문제를 해결하기 위해 우주왕복선의 주엔진(SSME[* Space Shuttle Main Engine]: RS-25)은 하늘을 향해 직선상으로 달려있는 것이 아니라 무게중심을 향해 사선상으로 달려있다. 이렇게 하면 발사 초기에는 안정성을 확보할 수 있지만 로켓엔진이 연료를 소모함에 따라 무게중심이 변하기 때문에 질량중심은 다시 어긋난다. 이를 보정하기 위해 SSME의 추력편향 각이 약 15도로 매우 크고, 우주왕복선은 변화하는 질량중심을 향해 추력중심을 계속해서 변화시킬 수 있다. 그야말로 항공우주기술의 결정체인 셈이다. [[파일:tg2reJC.jpg]] 기체의 형상에 비해 크게 어긋난 우주왕복선의 추력중심(CoT)-질량중심(CoM) 축. 추력의 방향을 질량중심을 향하도록 바꾸면서 해결되었다. 이로 인해 얼핏 모양새는 궤도선의 코가 향하는 방향으로 날아갈 것 같지만, 실제로는 살짝 하방대각선 방향으로 상승한 후 연료 탱크를 버리기 전에 180도 회전 기동을 한다. 본문의 STS-135 발사 영상 참조. 그리고 이런 비행을 정면으로 뒤집어야 하는 RTLS는 난이도가 극악으로 치솟았다. 이뿐 아니라, 지상과 진공 상태에서 연소 조건이 크게 다르기 때문에 일반적인 로켓은 해수면 엔진과 진공 엔진을 따로 구비한다. 그러나 SSME의 경우 발사대부터 지구궤도까지 계속 연소를 진행하면서도 효율 감소가 일어나지 않는다는 장점이 있어 [[SSTO]] 연구에도 큰 도움을 주고 있다. 우주왕복선에 결집된 항공우주기술이 워낙 대단한 탓에, 우주왕복선을 대체할 NASA의 신형 우주발사체들은 대부분 SDLV(Shuttle-Derived Launch Vehicle, 우주왕복선 파생 발사체)라는 이름을 달고 있다. 대표적으로 차세대 초중량급 발사체인 [[SLS]]의 경우 고체 부스터는 우주왕복선의 고체 부스터를 조금 키운 것, 주엔진은 우주왕복선의 주엔진을 1회용으로 코스트다운한 것, 연료탱크는 우주왕복선의 연료탱크를 개량해 사용하고, 심지어 상단부 엔진인 J-2X에도 SSME의 기술이 대량 반영될 정도로 아주 마르고 닳도록 우려먹고 있다. 연료 탱크의 강렬한 주황색은 'Cryogenic Orange'라고 불리는 극저온 단열재의 색상이다. 연료탱크를 단열재로 처리한 이유는 우주왕복선의 메인 엔진인 RS-25는 끓는점이 영하 252도인 액체수소를 연료로 쓰기 때문이다.[* 발사 장면을 보면 탱크의 표면에 분명히 엔진의 열이 올라와 뜨거워도 이상하지 않을 곳에 얼음이 붙어있고, 응결된 수증기까지 보인다.] 우주왕복선뿐만 아니라 Delta IV, SLS 등 액체수소를 연료로 사용하는 로켓도 해당 색으로 단열처리된 연료탱크를 볼 수 있다. 첫 STS-1 미션에서는 만일에 대비해 철저하게 준비해 [[http://en.wikipedia.org/wiki/File:Space_Shuttle_Columbia_launching.jpg|연료 탱크까지 흰색의 발포단열재로 칠을 싹 했지만]] 처음 두 번의 비행 이후로는 칠하지 않는다. 그 대신에 무게가 줄어서 약 272kg의 짐을 더 실어나를 수 있게 되었으며 이후에 경량연료탱크(LWT) 초경량연료탱크(SLWT)로 개량을 통해 더 많은 화물이 운송 가능해 졌다. || [[파일:external/www.astronautix.com/zsjucomp.jpg]] || || '''우주왕복선의 개발과 완성, [[SLS 로켓|앞으로의 기술 활용 방향.]]''' || [youtube(Jb4prVsXkZU)] 착륙도 일반적인 비행기와는 매우 다르다. 착륙할 활주로가 위치한 케네디 우주센터가 궤도 밑으로 올 때까지 지구를 돌며 대기하다 궤도를 수정해 대기권에 진입한다. 매우 빠른 속도로 지구를 돌고 있는 우주왕복선의 속도를 착륙이 가능할 정도로 줄이기 위해서는 엄청난 에너지가 필요하다. 하지만, 궤도선에 달린 메인 엔진은 연료 부족으로 사용할 수 없다. 외부 연료 탱크는 이미 분리해 버렸으니까. 그나마 사용할 수 있는 궤도 수정용 엔진은 전체 추력의 1%도 안된다. 하지만, 속도를 줄이는 방법은 의외로 간단하다. 바로 우주선을 단열재로 빵빵하게 무장시킨후 지구의 대기권으로 진입시키면 지구의 두꺼운 공기층이 엄청난 마찰을 일으키며 알아서 속도가 줄어들게 된다. 속도는 줄였으니 궤도는 엔진으로 보정해나간다. 그런데 우주선이 밑으로 하강할수록 공기 밀도가 높아지기 때문에 그만큼 속도도 더 잘 줄겠지만 동시에 날개에 양력이 생기고, 그렇게 대기권 밖으로 나갔다가 중력에 이끌려 다시 돌아오는 과정을 물수제비마냥 반복하게 된다. 그렇다고 양력을 줄이기 위해 기수를 올리면 우주선이 녹아내리거나 조종이 불가능하기 때문에 우주선을 옆으로 돌려서 양력의 방향을 위쪽이 아닌, 옆으로 바꾼다. 그렇게 하면 또다른 문제가 하나 생기는데, 우주선의 진행 방향이 같이 틀어지게 된다는 것이다. 지구로 돌아올 수는 있겠지만, 목적지인 플로리다가 아닌 대서양에 처박히게 된다. 하지만, 이는 우주선을 반대쪽으로 뒤집어 해결할 수 있다. 따라서 대기권 진입 과정에서 우주왕복선은 연속되는 s자 곡선 궤적을 그리며 하강하게 된다. 그리고 이 과정은 메모리가 겨우 1'''메가'''짜리인 컴퓨터 5대가 오토파일럿으로 수행한다. 그래도 우주비행선 날리기엔 충분하다고... 이후 플로리다 인근에서 착륙하기 위해 활주로와 정렬하는 과정을 거친다. 이 과정부터는 사령관이 수행한다. 하지만, 유압계통이 아닌, [[FBW]] 시스템, 즉 전자식이라[* 조종면 자체는 유압으로 작동했다. 후미에 장착된 3대의 APU가 유압을 생산했다.] 앞서 언급된 1메가짜리 컴퓨터가 사용된다. 그리고 글라이드 슬로프를 따라 하강한다. 하지만, 우주왕복선은 벽돌에 날개를 달아놓은 것마냥 공기역학적이지 않다. 우주비행사들은 개조된 걸프스트림II를 이용해 조종 훈련을 하는데, 이들은 우주왕복선의 비공기역학적 디자인을 재현하기 위해, 랜딩기어를 내리고 엔진 역추진 상태로 착륙하는 연습을 한다. 때문에 왕복선의 글라이드 슬로프는 일반 항공기들의 3도가 아니라, 20도 경사이다. 그리고 강하율은 분당 1만 피트로, 이는 일반 항공기들의 강하율인 분당 200~300피트의 약 50배이며 스카이다이버의 종단속도와 같다. 이 정도 속도면 착륙보단 그냥 활주로에 들이박는 수준이기 때문에, 2,000피트 정도에서 기수를 들어올리는 Preflare Manuver를 시행한다. 300피트에서는 다시 집어 넣을 수 없는 랜딩기어를 꺼낸다. 안 그래도 공기역학적이지 않은 디자인 때문에 저항을 발생시키는 랜딩기어를 최대한 늦게 꺼내는 것이다. 그리고 다시 집어넣는다고 해도 어차피 엔진을 쓸 수 없어 고어라운드 즉, 착륙에 실패하고 다시 시도하는 복행이 불가능하기 때문에 바퀴를 접어넣는 기능은 필요가 없다. 그리고 땅에 닿은 뒤에는 낙하산을 펼치고 천천히 기수를 내려 앞바퀴를 땅에 닿게 한다.저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기