◇항공기 1단으로 사용하기
보통 인공위성을 발사할 때는 지상에서 로켓을 이용해 발사한다. 일본에서는 미야자키 현 우치노우라와 가고시마 현 다네가시마 섬, 한국은 고흥에서 로켓 발사가 진행 중이다.
날개폭이 117m에 달하는 쌍동형 항공기[모델 351 스트라트론치]. 좌우 동체를 하나의 주익으로 연결한 이 같은 목적으로 사용하는 로켓은 대개 다단식(2-3단이 일반적)으로 1단에서 제로에서 가속한 뒤 정해진 고도에서 분리된다. 그리고 2단 로켓에 점화해 다시 가속한다. 3단 로켓도 마찬가지다. 페이로드인 인공위성은 최상단에 올려져 있다.
이론상으로는 대형, 대추력, 그리고 연소시간이 긴 로켓으로 한꺼번에 소요속도까지 가속할 수도 있지만 실제로는 그렇지 않다. 다단식으로 만들면 사용 후 연료탱크와 로켓 본체를 단계적으로 분리해 중량을 줄일 수 있어 2, 3단 로켓에 대한 부담이 줄어든다. 결과적으로, 상기의 단일만큼 컴팩트하고 보다 가벼워진다.
그러면 항공기 공중발사는 어떻게 될까? 로켓에 페이로드를 싣기는 마찬가지지만 그 로켓을 미사일처럼 비행기에 장착한 뒤 이륙한다. 그리고 공중에서 로켓을 분리해 점화, 상승시킨다. 즉, 지상에서 가속과 동시에 고도를 파악하는 1단 로켓의 일을, 항공기가 대신하는 것이라고 말할 수 있다.
페가수스 XL 로켓을 몸통 아래에 탑재한 L-1011 트라이스타 개조기의 이 방법에는 몇 가지 장점이 있다.
우선 1단 로켓을 대체할 항공기는 임무가 끝나면 지상으로 돌아오기 때문에 재사용이 가능하다. 로켓을 1회용으로 만들지 않아도 되지만 로켓을 장착해 상승하려면 대형 항공기가 필요하고 민간기를 이용할 경우 장기간 대기해야 하기 때문에 비용이 얼마나 절감될지 의문이다.
하지만 다른 장점도 있다. 그것은 발사지점을 어느 정도 자유롭게 선택할 수 있다는 것이다. 육상에서 쏘아 올리려면 우선 위성 발사에 적합한 장소에 부지를 확보하고 관제센터, 사점 등 설비를 갖춰야 한다. 위성을 투입하는 목표궤도와의 관계, 그리고 위성 투입에 필요한 가속도의 관계상 가능한 한 적도에 가깝게 남쪽이 트여 있는 곳이 바람직하지만 그 장소들을 반드시 이용할 수 있다고는 할 수 없다.
그러나 항공기에서 발사할 경우에는 그런 곳에서 굳이 발사하지 않아도 그곳까지 비행기가 날아가면 된다. 이륙하는 비행장이 내륙에 있더라도 그곳에서 해상까지 날아가 로켓을 분리할 수도 있다.
하지만 단점도 있다. 로켓과 페이로드 전체의 크기와 무게는 이를 장착하는 캐리어모기의 탑재능력으로 제한된다. 스트라톤치처럼 초대형 전용기를 만들어 쓰는 경우가 없지 않지만 보통 기존의 대형 민간기를 전용하기 때문에 기종 선정에 따라 로켓 규모도 결정된다.
현시점에서는, 비교적 소형 로켓을 사용해, 저고도 궤도에 소형 인공위성을 쏘아 올리는 용도가 주가 되고 있다. 그 배경에는 이러한 제약이 있다고 생각된다.
◇페가수스 로켓
이런 종류의 항공기를 이용한 위성 발사에서 가장 역사가 긴 것은, 오비탈 사이언스(현재는 노스롭·그래먼)가 개발한 페가수스가 있다. 1990년에 첫 발사를 한 것으로 벌써 30년이 넘는 역사를 가지고 있다. 로켓의 크기는 길이 16.9m(발전형 페가수스 XL는 17.6m), 페이로드는 443km다.
당초에는 이를 미 항공우주국(NASANational Aeronautics and Space Administration)이 보유한 B-52 날개 무장 파이런에 장착해 발사했다. 그 후, 록히드 L-1011 트라이스타를 개조한 전용기 「스타게이저」를 사용하게 되어, 현재에 이르고 있다. 스타게이저의 경우 로켓은 동체 하부에 설치한 파이론에 장착돼 있다.
트라이스타를 이용한 로켓 발사라면 데일 브라운의 소설 스카이 마스터스에도 나오는데 여기서는 로켓을 기내에 싣고 외부로 투하 발진시킨다는 설정이었다. 그러면 발사 때 일일이 기내 여압을 해제해야 하기 때문에 번거롭고 구조상으로도 복잡해진다. 현실에서는 스타게이저처럼 외부에 탑재하는 것이 무난하다. 후술한 다른 사례도 모두 외부에 실장하고 있다.
◇기타 로켓
스트라톤치는 마이크로소프트 공동창업자로 알려진 폴 앨런(Paul Allen)과 스케일드 컴포지츠 창업자인 버트 라우턴(Burt Rutan)이 2011년 설립한 회사다. 이 회사가 대단한 것은 발사 모기로부터 새롭게 개발한 것이며, 그것을 스케일 컴포지트가 만들었다◇하늘을 나는 로켓 발사대로 개발 스트라트랜치 시스템즈의 공식 Twitter는 2021년 4월 29일, 자사뿐… blog.naver.com 그 기체는 ‘모델 351 스트라트론치’인 모델은 351 스트라트론치다. 날개폭이 117m나 되는 쌍동형 항공기로 좌우 동체를 하나의 주익으로 연결하고 있다. 그리고 동체 바깥부분에 플랫 앤 휘트니의 PW4056 엔진을 3기씩, 총 6기를 장착했다. 발사 로켓은 좌우 동체 간 주익 하부에 장착한다. 연료와 로켓을 포함한 총중량이 540t이나 된다.
다만 발사 로켓은 신규 개발을 포기하고 페가수스를 사용하기로 했다. 그렇다면 스타게이저를 이용하면 좋을지 몰라도 폴 앨런 사후 사업은 답보 상태다. 스트라톤치는 2021년 4월 두 번째 비행을 했지만 이 비행기의 발사가 앞으로 어떻게 될지는 예측하기 어렵다.
이 밖에 버진 오빗(Virgin Orbit)이 2012년에 발표한 론처 원(Launcher One)이 있다. 페이로드 300kg짜리 로켓을 보잉 747-400 여객기에 장착해 공중에서 발사하는 것으로 2021년 1월 처음 발사했다. 앞서 6월에도 미 육군의 실험위성 발사에 성공한 바 있다.리처드 브랜슨(Richard Brason) 씨의 버진 오빗(Virgin Orbit) 씨가 1월 17일 런처원(Launcher One) 로켓을…blog.naver.com 7월 20일 대한항공이 747-400을 이용한 위성 로켓의 공중발사에 대한 실현가능성 연구에 착수한다고 보도되었다. 아직 실현 가능성에 대한 연구 단계여서 구체적인 내용까지 언급하기는 이르다.
이 밖에도 F-15 전투기의 동체 하부에 로켓을 감아 고속으로 발사하거나 군용 수송기로켓을 적재해 공중에서 투하해 발사하기도 했다.이번에는 항공기라고 할까, 반은 우주에 처박힌 이야기를 꺼내 보고 싶다.사실 새로운 이슈가 아니라서, 최근 확산되고 있는 종류의 이슈다.또는 “항공기로부터의 위성 발사”입니다.news.mynavi.jp