과학

[우주선, 스압, 데이터] Apollo Program Part.4 - EOR과 LOR

일단 몇 가지 점에서 사과할게....


우선 저번 편에서 잘못 쓴 내용이 있어....


댓글의 내용이 맞아...


이는 내가 검수 제대로 안하고 글을 올린거라서 그래... 미안해....


그리고 취직한 뒤로 바쁘고 피곤해서 글을 너무 늦게 올리는 것도 미안해....



앞으로는 좀 더 잘할게 ㅡㅡㅋ





들어가며


지구에서 달로 어떻게 가야 할까?


아니 좀 더 정확하게는 어떤 방법으로 가야 효율적이고 비용도 적게 들이면서 갈 수 있을까?



아폴로 계획이 발표되고 나서 많은 기술자들과 과학자들은 위의 질문에 대한 답을 찾기 위해 머리를 굴려댔어.


우선 달에 직접 가는 방법을 떠올렸지.


달에 직접 가는 방법은 단순하면서 확실한 방법이었지.

랑데부니 도킹이니 하는 복잡한 기술을 요하지도 않고, 그냥 로켓 하나로 우주선과 우주비행사를 달까지 날리면 끝이었지.


하지만 이는 기각되었어.


왜냐하면 아폴로 프로그램 초기에 나사에서 구상하던 달탐사 우주선의 모습을 보면 그 이유를 알 수 있어.



Apollo_Direct_Ascent.png



보기만 해도 엄청 거대하지?


딱 봐도 200t정도 되는 거체를 어떤 수로 올릴 수 있었을까?


나사가 자랑하는 그 유명한 새턴V도 이 것을 한번에 올릴 수는 없었어.(물론 그 당시에는 새턴V도 없었고)




그래서 나온 방식이 지구 궤도 랑데부 방식, 즉 Earth Orbit Rendezvous라는 방식이야.


다운로드.png


이 EOR은 쉽게 말하자면 지구궤도에서 몇몇의 우주선 모듈을 발사시켜서 이를 조립한 뒤에 달로 보내는 방식이야.

이러면 위의 거대한 우주선의 부품들을 여러차례에 걸쳐서 발사하여, 이들을 우주공간에서 조립해서 달로 갈 수가 있었지.


이 방법은 베르너 폰 브라운을 위시한 대다수의 나사의 기술자와 과학자들이 지지했어.

왜냐하면 당시 미국의 기술력으로 보았을 때 가장 합리적이고 확실한 방법으로 여겨졌기 때문이야.



하지만 1961년 이에 의문을 품은 사람이 나왔어.


그의 이름은 톰 돌런.


그는 나사가 계획한 아폴로 우주선 자체에 이의를 제기했어.


그 이유는 우주선이 너무 컸기 때문이야.

그러니까 달에 다녀오는데 우주선이 통째로 착륙했다가, 이륙할 필요가 없다고 생각한거지.




Comparison_of_Lander_Sizes_-_Direct_vs_LOR.gif



그는 작은 착륙용 우주선과 사령선과 기계선을 도킹시켜서 달에 다녀오면 된다고 생각했어.


그리고 달에 착륙하는건 착륙용 우주선 만이었고, 

이 착륙용 우주선이 다시 이륙해서 달 궤도를 돌고 있는 사령선과 다시 도킹해서 지구로 귀환하면 된다고 생각했어.



이 방법을 달 궤도 랑데부, 즉 Lunar Orbir Rendezvous라고 불러.


사실 이 방법은 이 사람이 처음 주장한게 아니야.




yuri_kondratiuk.jpg


1916년(!)에 우크라이나의 로켓이론가였던 유리 콘드라추크라는 양반이 처음으로 주장한 방식이야.


하지만 그의 연구는 러시아 혁명과 대숙청 그리고 2차 대전을 거치면서 잊혀지는가 했어.


하지만 톰 돌런에 의해서 재발굴되었지.




근데 그의 아이디어는 사람들에게 허무맹랑한 이야기로만 들렸어.


왜냐하면 당시 미국은 지구궤도에서의 랑데부도 고사하고, 아직 지구궤도를 돌지도 못했기 때문이야.



수정됨_다운로드.jpg


하지만 이 LOR은 기존의 EOR과는 다른 장점이 있었어. 

기존의 EOR은 거대한 우주선의 부품들을 만들어서 우주에서 조립하는 식으로 이루어져있기 때문에, 로켓이 여러 대가 동원되어서 만들어야 했지.

만약에 부품을 실은 로켓이 하나라도 문제를 일으킨다면? 그 부품과 로켓을 또 만들어야겠지.

또 만들기만 한다면 다행이게? 그걸 다시 만들라면 얼마나 많은 비용과 자원 그리고 시간이 소요될지 생각하면 상당히 비효율적이였어.

게다가 우주 공간에서 조립하다가 파괴되거나 고장나게 되면? 그날로 끝나는거지 뭐…

 

하지만 LOR방식을 이용하는 우주선이라면, 작은 우주선만 만들어서, 로켓 하나 만으로도 달로 다녀올 수 있기 때문에,

EOR에 비해서 경제적이고 더 효율적이었지.


물론 반론도 많은게, 과연 달에서도 랑데부가 가능한지, 그리고 그 안전성은 충분히 검증되었는지 의문이 들었던거야.

다시 말하지만 처음 톰 돌런이 LOR을 주장했을때는 아직 지구 궤도를 돈 미국인 우주비행사가 없었을 정도로

미국의 우주기술은 초보적인 수준이었다고. 



어쨌든 EOR 방식으로 나아갈 것 같았던 아폴로 계획은 뜻밖의 인물에 의해서 계획이 바뀌게 돼.



John_Houbolt_and_LOR2.jpg


그의 이름은 존 후볼트.

나사의 엔지니어였던 그는 돌런의 아이디어를 듣고, 처음에는 반신반의했다가 나중에는 이 방법만이 정답이라는 생각을 하게 되었어.


그는 자신의 지위와 연줄을 이용하여 그의 아이디어를 나사의 상층부에 지속적으로 알렸어.


그리고 그의 계획이 관철되었지.



이제 달 착륙선을 만드는 일만 남았지.


그 일은 그루먼 사가 맡았어.

(2차대전에 활약한 F6F 헬캣의 제작사)



Lunar_Module_diagram.jpg


달 착륙선은 

승무원이 타는 곳이자 달에서 귀환할 때 사용되는 로켓을 탑재한 부분인 상승부와

달 표면으로 착륙 할 때 쓰이는 부분인 하강부로 나눌 수 있어


우선 상승부(혹은 귀환 모듈)은

높이가 약 3.7미터에 폭은 약 4.3미터이고

무게는 총 중량이 약 4.7톤이었고,

승무원 2명을 태우고 달 표면을 이륙할 수 있었지.


그리고 하단부는

랜딩기어를 뺀 높이가 약 2.6미터였고

무게는 연료를 모두 넣어서 약 10톤의 무게였어.



수정됨_1280px-Lunar_Lander_Model.jpg

짤은 그루먼에서 계획한 달 착륙선의 개념도, 위의 실제 달 착륙선과 비교해보면 많이 다르다는 것을 알 수 있어.



달 착륙선은 1962년부터 개발이 진행되었고

1968년에 개발이 완료되었지.




이제 아폴로 우주선은 완성되었어.


이제 달 착륙선이 잘 작동하는지 실험해야겠지?



수정됨_Apollo-9-patch (2).png

짤은 아폴로 9호의 패치


1969년 3월 3일에 케이프 커내버럴에서 발사된 아폴로 9호는

지구 궤도에서 달 착륙선과 실제로 아폴로 미션 내내 입게 될 우주복을 테스트했지.


근데 아폴로 9호의 미션은 사실 아폴로 8호에서 할 예정이었어.


하지만 1967년에 일어난 아폴로 1호 화재 참사로 계획이 1년 넘게 미뤄지게 되었고,

설상가상으로 달 착륙선의 개발은 지체되고 있었어.

그래서 아폴로 8호는 원래 계획되었던 미션이

이러한 이유 + 정치적인 이유(=소련의 달궤도 주회)로 인해서 달궤도 주회로 변경되었어.

그래서 계획이 꼬이게 된거야.



수정됨_Apollo9_Prime_Crew.jpg

아폴로 9호의 승무원들, 왼쪽부터 짐 맥디빗, 데이비드 스콧, 러셀 슈바이카트


아폴로 9호의 미션은 아까 말한대로 달 착륙선과 사령선의 도킹, 그리고 우주복을 입고 EVA, 즉 선외활동을 해야하는 거였지.



사실 미국은 제미니 우주선을 운용하면서 도킹에 대한 노하우를 축적하긴 했어.

(여담으로 세계 최초 우주선간 도킹 타이틀은 미국이 가지고 있음)


수정됨_1280px-S66-25781_PR.jpg

짤은 미국이 운용한 표적위성인 아제나. 요거랑 제미니 8호가 1966년 3월 16일에 인류 최초로 도킹에 성공해.




하지만 그 때는 유인 우주선과 무인위성과의 도킹이었지만, 이번에는 두 유인우주선이 도킹해야 했고,

우주비행사가 도킹을 성공시킨 후 그 안으로 들어가야 했지.

그러니까, 두 우주선의 결속이 완벽하게 이루어져야만 하는 매우 고난이도의 기술이었어. 




수정됨_1024px-AS09-19-2919_The_lunar_module_awaits_extraction_from_Apollo_9's_S-IVB_stage.jpg

아폴로 9호의 달 착륙선. 아직 도킹 전이라 새턴 V의 3단에 물려 있는 모습.



만약 도킹이 제대로 이루어지지 않는다면?

영화 '인터스텔라'에 나오는 인듀어런스처럼 펑하고 터지는거지.




또한 우주인 2명이 동시에 EVA(우주유영)를 한 전례도 없었는데, 아폴로 9호에서 이것이 가능한지 알아야 했지.


그래서 아폴로 9호도 아폴로 8호처럼 매우 위험한 미션이었던거야.


아폴로 9호는 무사히 발사되어서 지구 궤도로 올라갔어

그런데 달 착륙선 조종을 맡기로 한 러셀 슈바이카트가 구토를 일으키는 등의 이상상태를 보여.

슈바이카트와 사령선 조종을 맡은 데이비드 스콧이 EVA를 해야하는데, 그러지 못하게 된거야.


수정됨_Gumdrop_Meets_Spider_-_GPN-2000-001100.jpg

짤은 아폴로 9호 사령선에서 EVA를 위해 밖으로 나오는 데이비드 스콧.

자세히 보면 사령선과 달 착륙선이 도킹되어 있는 모습을 알 수 있어.



수정됨_Schweickart_spacer_kosmiczny_GPN-2000-001108.jpg

슈바이카트가 달 착륙선에서 나와서 EVA를 하는 모습



하지만 그는 컨디션을 회복하여 EVA를 성공시켜.

그래서 달 착륙선에서도 EVA를 할 수 있음을 증명해보이지.





1969년 5월 18일에 발사된 아폴로 10호도 상당히 위험한 미션이었지.

바로 달 착륙선을 가지고 실제로 달까지 가는 미션이었어.


수정됨_Apollo-10-LOGO.png

아폴로 10호의 패치


수정됨_The_Apollo_10_Prime_Crew_-_GPN-2000-001163.jpg

아폴로 10호의 승무원들. 왼쪽부터 유진 서넌, 토머스 스테퍼드, 존 영.


아폴로 10호는 달 착륙을 하는 것만 제외하면 거의 모든 달 탐사에 필요한 작업을 테스트하게 돼.



아폴로 10호의 콜사인은 특이하게도 사령선은 찰리 브라운이었고, 달 착륙선은 스누피였어.

바로 미국의 인기 만화였던 피너츠의 등장인물이었지.


수정됨_0515-weiss-03.jpg


참고로 아폴로 우주선의 콜사인은 9호부터 붙여지게 돼.

9호의 사령선은 검드롭이라는 설탕 뿌려진 젤리과자였고,

달 착륙선은 거미처럼 생겼다고 스파이더라고 붙였어.




수정됨_Apollo_10_command_module.jpg

아폴로 10호의 사령선 찰리 브라운



아폴로 10호가 미션을 수행하는 동안 벌어진 돌발적인 상황에 승무원들이 욕설을 했다는 이유로 비판 여론이 일어났기도 했어.



수정됨_Apollo_10_Lunar_Module.jpg

아폴로 10호의 달 착륙선이 다시 상승하여 사령선과 도킹 중인 모습


행여나 아폴로 10호 승무원들이 계획에도 없는 달착륙을 시도할 것을 염려한 나사가

아폴로 10호의 달 착륙선 연료를 조금만 주입하기도 했어.


그리고 나중에 기밀 해제된 아폴로 10호의 녹취록에 의하면, 누군가의 대변이 우주선 내부를 둥둥 떠다니고 있었다는 내용이 있었어.

아마도 대변을 본 뒤에 대변 주머니를 제대로 잠그지 못해서 빠져나간 것 같다고… 

그렇지만 그 물건의 생산자(!)는 끝까지 밝혀지지 않았다고 해. 


apollo10txt.jpg

흔한 아폴로 녹취록.jpg, 깨알 같은 Confidential(비밀)문구가 인상적이야.



어쨌든 아폴로 10호까지 무사히 성공하게 돼.



수정됨_ap11-KSC-69PC-858.jpg



이제 남은 것은 실제로 달에 착륙하는 일만 남았지.


그 이야기는 다음화에 계속…

2개의 댓글

2016.04.04
요즘 바쁜가벼 올리느라 고생했시요~
0
2016.04.04
오랜만이네 재밌게 잘보고있다
0
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