전투기 속도로 우주 날아가기

전투기 속도로 우주 날아가기

 

공상만화나 영화에서는 전투기 모양의 우주선이 행성을 오가는 장면을 보았을 것이다. 과연 우주로 날아가려면 어느 정도의 속도가 있어야 하는 것인지 알아본다. 우리들은 이런 생각을 한 번쯤 해봤을 것이다. 현재의 전투기들은 마하의 속도인데 대기권 말고 우주로 나갈 수 있지 않을지 말이다. 조종사의 생사보다 우선 전투기가 형체를 알아보지 못할 정도가 되어도 나갈 수는 있을지 궁금하다.

 

우선적으로 정답을 먼저 말해본다. 전투기는 무한정 하늘 높이 올라갈 수는 없다. 우주에서 사용하는 엔진과 대기권에서 사용하는 엔진은 근본적인 원리부터가 다르기 때문이다. 대기권에서 사용하는 엔진은 대기 중의 산소를 엔진 안으로 끌어와서 연료를 태우는 방식이다. 하지만 우주엔 산소가 없기 때문에 우주에서 사용하는 엔진은 연소반응 자체가 일어나지 않거나(이온 엔진) 연료를 연소시키는데 필요한 산소까지 함께 갖고 다니기 때문이다.


그러므로 애초에 엔진을 켜지도 못하기 때문에 다닐 방법이 없다. 일정 고도 이상 올라가면 제트 엔진을 연소시킬 수 있는 산소가 희박해진다. 또한 대기의 밀도도 낮아져 항공기를 띄우는 힘인 추력 및 양력이 감소하기 때문이다. 또한 승무원이 저압, 저온이라는 고고도의 극한 환경을 견디기도 어려워진다. 그렇기 때문에 지구궤도를 벗어나는 우주왕복선의 경우 추진체를 태울 산소를 액화 상태로 직접 싣고 올라간다. 승무원들은 외부와 완벽하게 차단된 조종실에서 특수 우주복을 입은 채 임무수행을 하고 있다.

 

그리고 전투기 속도로는 지구 인력을 벗어나서 지구 바깥으로 나갈 수도 없다. 속도가 느리기 때문이다. 우주왕복선이 지구 인력을 벗어나려면 마하 10 이상으로 날아가야 우주로 갈 수 있다. 공군이 보유하고 있는 전투기 중 KF-16라는 것이 있다. KF-16은 한계 고도가 5만 피트(16.6㎞)이다. 그기로 그보다 엔진 성능이 뛰어난 F-15의 경우 6만 피트(18.3㎞)까지 올라갈 수 있다. 그렇다면 전투기 중에서 가장 높이 나는 것은 무엇인가. 러시아가 구소련 시절 고도 방공망을 구축하기 위해 만든 MIG-31로 엄청난 엔진 추진력을 가지고 있어 무려 22.8㎞까지 올라갈 수 있다.

 

또한 군용기 중 가장 높이 나는 것은 U-2 정찰기로 한계 고도가 9만 피트(27.4㎞)에 이른다. U-2기 조종실 대기 압력은 아무리 인위적으로 높여도 3만 피트인 9.1㎞ 정도에서의 압력밖에 안된다. 그래서 이 때문에 조종사는 우주복을 입고 이륙 한 시간 전부터 100% 산소를 흡입해 혈중 질소를 제거함으로써 혈중 산소 농도를 높여야 한다. 

 

이렇듯 전투기가 높이 오르기 위해서는 전투기 자체의 기계적인 한계와 승무원의 항공 의학적인 한계를 동시에 극복해야만 하는 것이다. 하지만 현재는 많은 기술이 발전에 발전을 거듭하였다. 그리고 그 가능성은 현실화되어 가고 있는 중이다. 그동안 베일에 가려졌던 미 공군 무인 우주비행선 X-37B가 지난 27일(현지시간) 플로리다에 위치한 나사(NASA)의 케네디 우주센터 착륙장으로 돌아왔다.

 

2017년 9월 지구를 떠난 지 780일 만이었다. 미 공군은 2010년 4월 첫 임무를 시작한 이래 다섯 번째 임무를 무사히 마친 X-37B가 지난 27일 새벽 활주로에 착륙하는 사진을 공개하기도 했다. 태양광을 에너지원으로 하는 X-37B는 스페이스 X 팰컨 9 로켓에 실려 우주로 날아가 지구궤도를 2년간 돌며 각종 비밀 임무를 수행한 것으로 알려졌었다. 나사의 우주왕복선과 비슷한 모습을 하는 X-37B는 지상에 활공 착륙 가능한 비행선이다. 미 공군 관계자는 "X-37B가 최장 우주 비행기록을 달성하고 모든 임무를 성공적으로 마쳤다"라고 발표했다.

 

X-37B는 우주기(宇宙機, spaceplane)다. 그 이름에서도 유추할 수 있듯이 우주(대기권 외)와 대기권 내에서 모두 운항이 가능한 기체를 말하는 것이다.  전체 길이 9m, 높이 2.9m, 날개 길이는 4.6m 크기에 지구 대기권은 물론 저궤도를 마하 23 속도로 비행할 수 있다. 일부 군사 전문가들은 X-37B가 미래에 우주 전투기로 사용될 수 있다고 한다.

 

이제는 상상하던 것이 이루어지는 시기이다. 스타워즈나 백 투 더 퓨쳐 등등 영화에서 보던 것들이 현실화되어가는 시대이다.  자신의 상상력에 선을 긋지 마시고 폭넓은 상상력을 펼쳐 보시고 현실화시켜보는 것은 어떨까 싶다. 앞으로는 인공지능이 많은 것을 바꿀 것이다. 인공지능이 가져다주는 미래는 무한한 상상력을 현실화시켜주는 모습이 되지 않을까 생각한다.