로켓을 발사한다는 것은 쉬운 일이 아닐 뿐 더러 또 많은 비용이 소요되는 과업이다.
로켓을 발사하기 위해서는 지상지원 인프라시설, 로켓연료, 비행체 하드웨어 등을 고려해야 하며,
로켓 발사와 관련된 사람들의 안전도 고려해야 함은 말할 것도 없다.
NASA가 설립되기 훨씬 이전부터, 과학자들은 비행체가 대기공간에서 어떻게 반응하는지,
또 비행체가 대기와 어떻게 상호작용하는지를 시험하기 위하여 풍동시설과 축소모형을 사용하여 왔으며,
현재 마샬우주비행센터와 랭글리연구센터의 과학자들은 NASA의 우주발사시스템, 중량 발사체의 개발에
더욱 박차를 가하기 위해 풍동시설을 이용하여 시험을 하고 있다.
여기서, 상기 중량 발사체의 개발은 인류를 보다 먼 우주로 나아갈 수 있도록 하고, 지구 저궤도 밖으로
인간의 범주를 확장시키기 위한 NASA 오리온 우주선의 발사가 가능하도록 하는 것이므로, 매우 중요하다.
마샬우주비행센터 3음속 풍동시설에 있는 과학자들은 SLS 초기모형의 탑승자 및 화물 배치에 대해 900회
이상의 시험을 실시하는 데에만 4개월의 시간을 소요하였다. 이는 발사체가 대기공간을 관통할 때 직면할
수도 있는 모든 가능요소들은 하나도 빠짐없이 고려해야 하고, 동일한 로켓이라도 각각 다른 배치와
설계들을 적용하면서 이것이 비행 조건의 변동에 대해 어떻게 대응하는지를 조사해야 하기 때문이라고 한다.
아울러, 마샬우주비행센터의 3음속 풍동시설은 배치에 대한 초기 시험을 할 수 있음은 물론, 비행 안정성에
접근할 수 있는 기준도 제공가능하며, 로켓에 대한 설계내용이 마하 0.3에서 마하 5까지의 속도에서 롤(Roll),
피치(Pitch), 요(yaw) 조건에 어떻게 반응하는가를 결정하기 위한 시험도 가능하다.
한편, 랭글리의 Unitary Plan 풍동시설에서 이루어지는 보다 큰 기하학적 축소모형에 대한 시험과 보잉의
Polysonic 풍동시설에서 이루어질 시험은 발사체의 공기역학적 상호작용에 대한 이해를 더욱 증진시킬 것이다.
이 때, 랭글리연구센터의 풍동시설은 로켓 설계의 한계점을 정밀하게 시험할 수 있으나 마하 1.5 이상의
속도에서만 가능하며, 보잉의 풍동시설은 대형 모델에 대한 시험에 있어서 위 랭글리연구센터의 풍동시설
보다는 낮은 마하속도에서 적용가능하다.
위의 두 풍동시설에서 이루어진 시험 데이터는 로켓의 설계, 유도 및 제어 성능을 평가하기 위해 통합되어
활용되어지며, 위 통합된 데이터를 분석하면 로켓에 대한 최고의 배치설계를 결정할 수 있어 로켓의 설계를
개선할 수 있다고 한다.
또한 위 통합된 시험 데이터의 분석을 통해 전기체 비행체를 만들기 전에 안전하고 쉽고 저렴하게 설계를
변경할 수 있으며, 이러한 과정을 통해 SLS는 지구 궤도를 넘어 외계에 대한 인간의 우주 탐험을 저렴한
비용으로 지속 가능하게 수행할 수 있는지 여부를 확신할 수 있다.
한편 풍동시설은 더욱 큰 크기의 비행체에 대해서도 적용가능한데, 이때에는 비행체에 진동과 공명을
일으킬 수 있는 불안정한 공기 역학적 효과를 평가하기 위해서 사용되며, 현재까지 가장 큰 SLS 풍동
모델 시험이 2012년 9월 중순으로 예정되어 있다.
이와 관련하여, 랭글리연구센터의 천음속 동역학 풍동시설에서는 사상 첫 번째로 불안정한 공기 역학적
현상을 평가하기 위해 12피트 길이의 중량 로켓의 대규모의 통합 모델을 시험하기 위한 준비를 하고 있다.
요컨대, 위와 같은 각 시험들은 인간을 더 먼 우주로 보낼 수 있는 발사 능력을 국가가 보유할 수 있도록
하는 데에 그 어느 때보다도 큰 도움을 줄 것으로 사료되고, 이러한 시험들을 기반으로 하는 우주발사
시스템은 NASA 오리온 다목적 비행체는 물론이고, 탑승자 및 화물용 우주선의 발사에 유연성 있게 적용
가능하므로, 앞으로 인간이 2025년에는 소행성에, 2030년에는 화성에 진출하는 목표를 달성하는 데에 큰
역할을 할 것으로 전망된다.
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