[류준영의 속풀이 과학]10, 9, 8, 7...로켓 발사 전 카운트다운 왜 할까?

천리안위성 2B호를 싣고 발사되는 아리안5ECA 발사체2(출처_arianespace)

10, 9, 8…3, 2, 1 발사!

로켓 발사 장면을 보며 드는 궁금증 하나. 카운트다운을 왜 하는 걸까?’


한국항공우주연구원(이하 항우연)에 따르면 우주 개발 초기에는 발사 전 중요한 점검들에 대한 수기 점검표가 있었다. 이는 30초 전 탱크 압력 점검, 20초 전 엔진 구동 점검, 10초 전 항법 계산 시작 순의 체크리스트이다. 각 단계에는 작업을 수행하는 지정작업자가 있었다. 그런데 이들 시계는 모두 약간씩의 오차가 있었다. 이 때문에 카운트다운을 하는 마스터가 필요했다.

로켓에 주입하는 액체연료는 미리 채워놓을 수 없다. 또 산화제는 주입하는 순간부터 기화가 일어나기 때문에 거의 발사 직전에 넣는다. 로켓 발사 준비가 철저하게 정해진 순서에 따라 이뤄지는 이유다. 카운트다운은 단계별 점검과 준비가 완료됐고 다음 차례를 진행해도 좋다는 일종의 사인인 것이다.
로켓 카운트다운, 수 시간 혹은 수 일전부터 시작실제로 로켓의 카운트다운은 10초가 아닌 수 시간, 때론 수일 전부터 시작된다. 수 시간이 걸린다는 가정 하에 카운트다운 단계를 간략하게 살펴보면 우선 발사 6시간 전 추진제 충전을 위한 각종 밸브를 점검한다.

발사 3시간 전엔 추진제 충전을 시작하고 1시간 전엔 에비오닉스(무선설비) 장치들을 최종 점검한다. 30분 전엔 로켓 충돌 및 추락에 대비해 비행 경로에 항공기나 배가 없는지를 확인한다. 10분 전엔 발사자동절차(시퀀스)를 진행하고 5분 전엔 발사체 내부 전원으로 전환하는 작업을 진행한다.

2015년 우주비행사를 싣고 ISS를 향해 떠나는 소유즈 발사체

‘발사 윈도’ 열리는 시간 놓치면 처음부터 다시로켓이 원하는 목적지에 닿기 위해 발사 가능한 이륙시간대가 있다. 국제우주정거장(ISS)에 비행사와 보급품을 싣고 가는 발사체를 예로 들어보자. ISS는 지구 저궤도를 돈다. 로켓은 싣고 가는 페이로드(우주화물선)가 ISS와 도킹하기에 적절한 위치에 올려줘야 한다. 아무 때나 발사하면 랑데부(2개의 우주선이 같은 궤도로 우주공간에서 만나 서로 나란히 비행하는 것) 시간이 오래 걸리거나 연료가 더 필요해진다.

원하는 목적지에 닿기 위해 발사 가능한 이륙시간대를 발사 윈도(Launch Window)라고 부른다. 우주로 가는 창문이 열리는 시간을 맞춰야 한다는 의미다.

발사 윈도 시간은 발사되는 위치, 목표궤도에 따라 다르지만 많아도 하루에 1번, 2~3시간 뿐이다. 발사기회를 놓치면 하루 이상을 꼼짝없이 기다려야 한다. 충전된 추진제를 모두 로켓 밖으로 배출하고, 길고 긴 절차를 처음부터 다시 시행해야 한다. 항우연 관계자는 “카운트 다운은 발사준비를 하는 모든 구성원들에게 하늘의 문이 곧 닫히니까 서둘러라고 말해주는 것과 같다”고 말했다.

이밖에 카운트다운은 갑작스러운 날씨 변화나 다른 문제들을 예방할 수 있게 해준다. 로켓은 날씨에 민감하다. 때문에 우주센터 기상 담당과 기상청 직원들은 발사 며칠 전부터 상공의 바람과 구름의 변화를 살핀다. 설계된 발사궤적대로 발사를 하면 분리된 단·페어링 등이 정상적으로 낙하하게 된다. 그럴 때 낙하 예상 지역이 잘 비워져 있는지를 발사 시간에 맞춰 한 번 더 점검한다. 카운트 다운은 이런 준비에 더 만전을 기할 수 있도록 하는 안전신호이기도 하다.