항공우주학 달의 환경과 가는방법

밤하늘에 가장 크게 보이는 행성이 바로 달이다. 초승달과 보름달로 모양이 바뀌고 우리나라는 예로부터 대보름날 즉 보름달일때 소원을 빌기도 한다. 1969년 미국에서 아폴로가 최초로 달에 착륙하였다.  아폴로는 미국항공우주국 즉 NASA에서 진행한 유인 달탐사 프로젝트의 명칭이다. 이러한 달탐사가 이제 민간인을 중심으로 진행되려고 한다.

 

대기가 없는 달의 환경

 

밤하늘을 올려다보면 가장 크고 환하게 보이는 물체가 바로 달이다. 달은 지구보다 1/4정도의 크기로 행성들 중에서 큰편이다. 하지만 지구에 비교했을때는 중력도 지구보다 1/6이나 가볍다. 이말인 즉슨 지구에서 120kg인 사람이 달에 가서 몸무게를 재면 20kg밖에 안나간다는 말이다. 중력이 작다보니 그에따른 가속도도 작다.

 

같은 물체가 지구와 달에서 떨어지게 되었을때 달이 지구보다 여섯배 느리게 떨어진다. 그만큼 중력이 작은것이다. 달을 처음 탐사한 아폴로 탐사선에서 달영상을 찍어놓은 것을 확인해보면 우주비행사들이 걸어다니는것도 확실히 느리게 보이고 무언가 통통 튀는듯한 느낌이 들것이다. 점프를 했을때에도 달에서 했을때 더 높이 뛰어오를 수 있다고 한다.

 

달에는 지구와 다르게 대기가 없다. 즉 대기권이 자체가 없는것이다. 기체 분자를 붙잡아야 대기를 이루는데 달은 자체적으로 지구보다 중력이 작기 때문에 분자들을 잡지 못해서 대기를 이루지 못한다. 그렇기 때문에 움직이는 공기도 없고, 바람도 불지 않고, 소리도 들리지 않는다. 소리를 옮겨줄 공기 자체가 없는것이다.

 

그래서 달에 착륙한 우주비행사들이 달에 미국 국기 깃발을 꽂을때 깃발이 위쪽까지 대가 있다. 지구에서처럼 대가 한쪽만 있어서는 나머지 깃발들이 밑으로 떨어지기 때문이다. 바람이 없어서 이루어진 환경이라 할 수 있다.

 

 

또한 달에서는 밤과 낮의 온도변화가 매우크다. 지구는 대기권에 둘러싸여 있어서 태양이 비치는 낮에는 뜨거운 태양열을 대기가 흡수해서 열을 보관을 하고 태양이 비치지 않는 밤에는 기존에 보관해 뒀던 태양열을 주변으로 퍼뜨려서 밤이랑 낮이랑 기온차가 크지 않다. 하지만 열을 보관할 수 있는 대기가 없는 달에서는 이야기가 다르다. 태양이 비치는 낮에는 온도가 영상 130도까지 오르다가 태양이 비치지 않은 밤이 되면 달의 온도는 영하 170도 까지 떨어지게 된다. 도저히 동식물이 살 수 없는 온도이다.

 

이처럼 달에서는 생명이 살아가기에 힘들다. 하지만 과학자들이나 사람들은 지금도 달을 궁금해하고 탐사하길 원한다. 이는 달을 탐사하기 위해서는 기본적인 발사체가 존재하여야 하고, 우주공간에서 지낼 수 있는 기술이 있어야 하며, 달까지 정확하게 이동할 수 있는 기술이 있어야 하기 때문에 모든 과학기술이 모아진 탐사라고 할 수 있다. 달탐사의 성공이야 말로 그 나라의 과학기술이 어느정도에 위치하고 있는지 적나라하게 보여주는 증거이다.

 

최근에 들어서 중국이나 일본, 인도가 달탐사를 하려고 시도하는것도 자기 나라의 과학기술이 이만큼 발전되어 있다고 증명하는 것이나 다름없다. 자존심이 걸린 문제라고 한다. 우리나라도 역시나 달탐사를 성공하게 된다면 대한민국의 과학기술이 세계적인 수준이라고 알릴 수 있을 것이다.

 

지구에서 달에 가는 방법

그렇다면 탐사를 하기 위해서는 먼저 달에 착륙을 해야 하는데 달까지 가기 위해서는 어떻게 가야 하는지 궁금했다. 우주선이 발사를 하면서 지구 중력을 벗어 나기위한 속력은 초속 11.2km이다. 하지만 달탐사선이 이 속도록 발사되어진다면 달까지는 빠른 시간에 가겠지만 달을 지나쳐 갈 가능성이 높고 그렇다면 다시 돌아오기 위한 연료가 많이 든다.

 

이론상으로는 지구 중력을 벗어 나기 위한 속력보다 조금 느린 11.1km라고 할 수 있지만 이는 단순한 이론상의 수치로서 실제 탐사를 하기 위해서는 여러가지의 변수에 따라서 속력이 달라질 수 있다.

 

달로 가기 위해서는 세가지 방법이 있다.  첫번째는 한번에 이동하는 방법으로 초거대 로켓을 발사하여 바로 달로 이동 후 착륙하는 방법이다. 두번째는 작은 로켓 두대를 사용하여 한대가 다른 한대의 추진력을 제공해주며 이동하는 방법이다. 마지막으로는 달궤도에 도착하여 우주선의 일부만 달에 착륙하는 방법이 있다. 이렇게 달에 갈때에는 보통 4~6일이 소요되며, 여행 시간이 조금 달라질 수 있지만 가장 효율적인 연료사용이 4~6일이라고 한다.

 

탐사선이 지구를 벗어나 달에 이르기까지 먼거리를 이동함으로써 탐사선의 반이상이 연료가 차지하고 있지만, 엔진의 종류에 따라 또는 사용방법에 따라서 연료의 양을 줄여서도 이동이 가능하다고 한다.