모양을 갖추는 영국의 우주공항

영국은 빠르면 내년에 우주 발사 능력을 갖출 수 있습니다. 이 우주 정거장은 어떤 모습이며 어떻게 작동할까요? 2021년 5월 24일 영국 정부 는 우주 발사 능력을 개발할 것이라고 발표 했습니다. 영국 전역에서 다양한 장소가 선택되었으며 빠르면 2022년 여름 발사가 시작될 예정입니다. 미국의 케네디 우주 센터 와 같은 거대한 것을 상상하고 있다면 잘못된 길을 가고 있는 것입니다.

영국이 우주 발사 능력을 가진 것은 이번이 처음은 아니지만 반드시 자국 국경 안에 있어야 하는 것은 아닙니다. 1960년대 후반, 영국   은 호주의 Woomera에서 Black Arrow 로켓을 발사할 수 있는 능력을 개발했습니다. 이 프로젝트는 국방부가 대신 America's Scout 로켓을 사용하기로 한 결정에 따라 1년 후 결국 취소되었습니다. Spaceport Cornwall 의 책임자인 Melissa Thorpe는 "우리는 발사 능력을 구축하고 첫 발사 후에 폐기하는 유일한 국가  입니다.

처음에 대부분의 위성은 지구 위의 고정된 지점에 머무르는 정지 궤도로 발사되었습니다. 이를 효율적으로 달성하려면 가능한 가장 높은 회전 속도를 얻기 위해 적도에 가까운 동쪽으로 발사하는 것이 가장 좋습니다. "[적도의 지구는] 초당 약 1,400피트, 스코틀랜드에서는 초당 약 800피트입니다."라고 셰틀랜드 우주 센터 의 운영 이사인 Scott Hammond는 말합니다 . 적도에 있고 정지궤도에 가고 싶다, 그것이 당신을 내던진 자유 에너지다."

오늘날 대부분의 상업용 위성은 낮은 지구 궤도를 사용합니다. 고도 200~2,000km(124~1,240마일). 이 위성은 고정된 위치를 유지하는 대신 하루에 여러 번 지구를 돌고 있습니다. 그들은 일반적으로 지구 관측에 사용되거나 (다른 위성과 네트워크로 연결된 경우) 통신에 사용됩니다. 낮은 지구 궤도에 있는 위성은 극궤도에 놓일 수 있으며, 서쪽에서 동쪽이 아닌 북쪽에서 남쪽으로 이동합니다. 극 궤도를 달성하려면 회전 속도를 극복해야 하므로 적도에서 발사하는 것이 장애물이 됩니다. 이것은 영국을 더 매력적인 출시 장소로 만듭니다.

회전율은 물체가 회전하는 속도입니다. 바퀴와 마찬가지로 회전축의 중심에서 멀어질수록 더 빠르게 이동합니다. 스코틀랜드는 적도보다 북극에 훨씬 더 가깝기 때문에 회전 속도는 더 낮습니다.

콘월 우주 정거장의 인상(제공: Stride Treglown/Spaceport Cornwall)

우주 여행의 민영화와 함께 더 이상 자원이 풍부한 정부의 전유물이 아닙니다. 과거에는 정부 기관에서 거대한 위성을 발사했습니다. 오늘날 이 기술은 SpaceX 및 Virgin Galactic 과 같은 회사에서 위성 발사 기능을 제공 하면서 훨씬 작아 졌습니다. 그러나 그들은 여전히 ​​시작할 곳이 필요합니다.

사람들이 우주 정거장을 생각할 때 케네디 우주 센터에서 발사되는 거대한 로켓과 함께 아폴로 우주 계획 의 상징적인 이미지를 생각할 수 있습니다 . 그러나 영국의 계획된 우주공항은 상당히 다를 것입니다. 영국 전역의 사이트는 다양한 출시 서비스를 제공합니다. Hammond는 "우리는 Cape Canaveral을 건설하지 않습니다. 가장 큰 로켓은 약 30m(100ft)가 될 것입니다. Cape Canaveral에서 날아가는 것과 비교하면 정말 미노우입니다!"라고 설명합니다.

지상에서 로켓을 발사할 때의 핵심 과제 중 하나는 제트 유출을 관리하는 것입니다. 로켓 엔진에서 발생하는 폭발력

이 모든 우주 정거장은 작은 위성을 우주로 발사하는 데 중점을 둘 것입니다. Prestwick Spaceport 의 프로그램 디렉터인 Mick O'Connor는 "현재 수요가 공급을 훨씬 초과하고 있습니다. "영국에서 우주공항이 할 일은 소규모 위성 회사가 위성을 우주로 보낼 수 있도록 하는 것입니다."

북쪽 해안과 셰틀랜드의 우주공항은 로켓이 지상에서 수직으로 발사되는 수직 발사 능력을 제공할 것입니다. 이것은 인구 중심에 대한 위험을 최소화하면서 극궤도 발사를 가능하게 할 것입니다. 서부 및 남부 해안의 우주공항은 수평 발사로 알려진 지원 발사 서비스를 제공할 것이며 기존 공항을 기반으로 할 것입니다.

영국의 우주 발사 가능성은 지금까지 2017년에 발사된 Skybolt 2와 같은 소형 로켓에 국한되었습니다(제공: Ian Forsyth/Getty Images)

많은 국가에서도 자체 우주 정거장을 개발하고 있지만 일부 국가에서는 발사대를 위한 다른 옵션을 고려하고 있습니다. 독일은 로켓 발사 플랫폼으로 석유 굴착 장치를 사용하는 것을 고려하고 있는 반면 러시아는 이전 에 우주선에서 로켓을 발사했습니다 .

지상에서 로켓을 발사할 때의 핵심 과제 중 하나는 제트 유출을 관리하는 것입니다. 로켓의 엔진에서 발생하는 폭발력. 이것은 처음에 로켓에서 에너지를 멀리 보내는 램프가 있는 화염 트렌치에 의해 완화되었습니다. "그것은 매우 정교하게 설계되어야 합니다"라고 Hammond는 말합니다. "당신이 정말로 원하지 않는 것은 제트 유출이 내려왔다가 튀어오르는 것입니다. 그러면 모든 종류의 문제가 발생합니다."

지상에서 발사된 대부분의 로켓은 이제 5m(16.5피트) 높이의 금속 의자에서 지지되며 그 아래에는 물이 있습니다. 이것은 제트 유출의 에너지 중 일부가 물이 증발할 때 증기로 변환되도록 합니다. "발사체를 보면 연기처럼 보이는 것이 실제로는 증기입니다."라고 Hammond는 말합니다. "그것은 액체 산소이기 때문에 실제로 매우 깨끗한 화상입니다. 소리를 억제하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 콘크리트와 금속을 보호하는 데도 도움이 됩니다."

인용문: 우주항 면허가 있으면 내일 발사할 수 있습니다 – Melissa Thorpe

로켓은 이상적인 기상 조건에서 발사되어야 하는 섬세한 도구입니다. 강한 바람과 비에 대한 우려 외에도 로켓은 대기의 정전기에 취약합니다. 로켓은 빠르게 이동하면서 정전기를 생성합니다. 로켓의 외피는 너무 얇기 때문에 가벼워야 하기 때문에 이 정전기는 온보드 시스템에 문제를 일으킬 수 있으며 최악의 경우 폭발로 이어질 수 있습니다.

보조 발사는 이름에서 알 수 있듯이 우주로 발사되기 전에 대기 중으로 일부 운반됩니다. 가장 일반적으로 이것은 비행기를 이용하는 것입니다. 로켓은 10km(6.2마일)까지 운반되고 보잉 747 의 날개 아래 요람에 묶인 후 분리되어 우주로 발사됩니다. 지원 발사의 이점 중 하나는 로켓이 구름층 위에서 발사되기 때문에 낮은 대기 바람 조건에 대한 우려를 무효화한다는 것입니다.

셰틀랜드 제도와 같은 스코틀랜드 북부는 위성 발사에 이상적인 위치로 입증될 수 있습니다(제공: SaxaVord Spaceport)

이러한 발사 서비스는 기존 운영에 우주 발사 서비스를 통합하기 위해 단순히 시설을 확장하는 기존 공항에서 제공될 것입니다. 소프는 "우주항 면허가 있으면 내일 발사할 수 있다"고 말했다. "우리는 사이트의 미래를 보장하기 위해 몇 가지 활동을 하고 있습니다. 효율성과 안전을 위해 필레와 턴 패드로 일부 부분을 확장합니다. 우리는 2,744m(9,055피트) 길이의 영국에서 가장 긴 활주로 중 하나를 보유하고 있습니다. 우리는 갈 준비가 되었습니다."

보조 발사의 또 다른 방법은 풍선 발사입니다. 작은 로켓은 고고도 풍선 을 사용하여 성층권을 통해 어느 정도 운반 됩니다. 그러나 이 방법에서는 무게가 중요한 요소가 됩니다.

잠재적으로 뉴욕에 도착하여 같은 날 차를 마시러 돌아올 수 있습니다 - Mick O'Connor

Dream Chaser 와 같은 새로운 발사체와 우주선이 개발되고 있습니다. 우주 왕복선과 마찬가지로 이들은 지구 궤도를 벗어나 돌아올 수 있지만 착륙할 곳이 필요합니다.

"우리는 2030년에 Prestwick의 궤도 내 서비스를 허용할 수 있는 기술 로드맵을 찾고 있습니다."라고 O'Connor는 말합니다. "잠재적으로 국제 우주 정거장에 도킹하고 궤도에 우주선을 만들고 90분 안에 행성의 반대편에 도달할 수 있습니다."

항공기가 대기의 가장자리에 도달하지만 궤도에 진입하지 않는 준궤도 비행은 대기 항력으로 인한 속도 제한을 더 이상 받지 않기 때문에 비행 시간을 상당히 단축할 수 있는 기회를 제공합니다.

Prestwick Spaceport의 운영자는 발사에 대한 수요가 공급을 훨씬 초과한다고 믿고 있습니다(Credit: Prestwick Spaceport)

"수평 발사 방식은 입증된 기술일 뿐만 아니라 상당한 이점을 제공하지만, 특히 SpaceX와 같이 완전히 재사용할 수 있는 엄청나게 저렴한 비용과 비교할 때 비용 오버헤드가 약간 높을 수 있습니다."라고 Nick이 말했습니다. Howes는 BMT 의 우주 연구 개발 책임자이자 테스트 분석가입니다 . "이동 발사 플랫폼에 대한 거리 안전 및 공칭 궤도 계산도 수직 발사만큼 간단하지 않습니다."

그러나 모든 사람이 우주 정거장 건설을 지지하는 것은 아닙니다. Scottish Environment Protection Agency(Sepa)는 이탄이 건조되어 저장된 탄소가 대기 중으로 침출될 수 있다는 우려에 대해 Unst에 제안된 우주 기지의 이탄 관리에 대한 우려를 제기했습니다. 소음에 대한 우려도 제기됐다. 그러나 제안된 Sutherland 우주 정거장에 대한 이의 제기 는 근거가 충분히 충분하지 않았기 때문에 판사에 의해 최근 기각 되었습니다.

논쟁의 여지가 있지만, 이 우주 정거장은 우주에 대한 우리의 새로운 관심을 구축할 수 있는 토대 역할을 하여 영국이 다시 한 번 우주선을 궤도에 올릴 수 있도록 합니다.