소유즈우주선에 탑승한 대한민국 이소연 우주인

4월 8일 20시 16분 35초(한국시각) 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 대한민국 최초 우주인 이소연씨(29)와 선장 세르게이 볼코프(34), 비행엔지니어 올레그 코노넨코(43)를 태운 소유즈 우주선 TMA-12가 발사됐다.

이로써 대한민국은 세계에서 36번째로 우주인 배출 국가가 됐다. 이소연씨는 세계 475번째 우주인, 49번째 여성 우주인으로서 우주 역사에 족적을 남겼다.

현재 이소연 우주인을 태운 소유즈호는 무중력 상태로 지구 궤도에 진입해 지구 상공을 돌고 있다. 지구를 한바퀴 도는데 90분이 걸린다.

이처럼 이틀간 지구를 34바퀴 돈 소유즈호는 10일 오후 8시쯤 국제 우주정거장(ISS)와 도킹한다. 이후 이소연씨는 ISS에 머물면서 18가지의 과학실험을 비롯한 다양한 임무를 수행하게된다.

10일 오후 10시, 국제우주정거장 도킹

소유즈호는 9분 48초 후 3단 로켓이 분리되며 고도 220km의 지구궤도에 진입한다. 이후 우주선은 태앙전지판을 펼치며 약 이틀간 타원으로 지구궤도를 33-34바퀴 가량 회전하며 고도를 높인다. 이때 우주선의 속도는 시속 28,000km로 지구를 1회전 하는데 90분, 지구를 15-16회전하는데 1일이 걸린다.

한국인 최초로 우주비행에 나서는 이소연(30)씨는 50시간 정도의 비행 끝에 4월 10일 오후(한국시각 밤 10시)지구궤도 회전을 마친 우주선은 고도 350km의 국제우주정거장(ISS)에 도킹한다.

반면, 11일 뒤인 19일 지구로 귀환할 때는 3시간 반도 걸리지 않는다. 우주로 갈 때에 비해 소요시간이 14분의 1에 불과하다. 이렇게 상·하행 시간이 큰 차이가 나는 이유는 우주정거장이 계속 움직이기 때문이다.

지구 34바퀴 돌며 도킹 위치 접근

이소연씨를 태운 소유즈 우주선은 발사 후 50시간에 가까운 비행을 거쳐 국제우주정거장과 도킹을 하게 된다. 우주정거장은 지상에서 350㎞ 위에 떠 있다. 직선 거리로 잡는다면 비행 거리는 서울~부산 정도의 거리에 불과하다.

더욱이 발사 직후 10분 만에 대기권인 고도 220㎞에 도달하는 경로를 감안하면, 남은 130㎞의 거리를 50시간 가까이 비행하는 셈이다. 이렇게 느리게 가게 되는 이유는 목표 지점인 우주정거장이 계속 움직이기 때문이다.

광활한 우주 공간에서 우주정거장은 한 점에 불과하다. 게다가 그 우주정거장은 초속 8㎞ 정도로 비행하면서 지구 궤도를 빠르게 돌고 있다.

이 우주정거장을 따라잡기 위해서는 우주선이 자신이 이동하는 시간과 우주정거장의 이동 속도 등을 컴퓨터로 정밀하게 계산해 약속장소를 잡지 않으면 안 된다.

우주선은 발사 9분48초 만에 고도 220㎞의 지구 궤도에 진입한 뒤 우주정거장과 비슷한 속도로 지구궤도를 돌며 위치를 미세하게 조정한다. 두 우주 비행체는 비행기 항법장치를 사용해서 계속 서로의 위치를 확인한다.

우주선은 초속 0.1~0.2㎞ 단위로 고도와 위치를 조정하면서 서서히 우주정거장에 접근한다. 이렇게 해서 약속장소에 도달하는 때까지 약 이틀이 소요되는 것이다. 그동안 지구를 34바퀴나 돌게 된다.

정홍철 스페이스스쿨 사장은 "우주정거장은 우주에서는 작은 점에 불과해 조그만 오차가 발생해도 소유즈 우주선과 우주정거장의 거리가 크게 멀어질 수 있다"며 "발사단계에서부터 두 비행체가 만날 지점을 계산해 로켓을 쏘게 된다"고 말했다.

우주선, 잠망경으로 도킹 위치 확인

우주선이 우주정거장에 접근하면 도킹을 하기 위해 자신의 속도를 우주정거장에 맞춘다. 둘이 같은 속도로 움직이면 상대적으로 정지한 효과를 가져온다.

우주선의 선장은 우주선의 머리를 우주정거장에 맞추는데 탑승 승무원의 좌석이 우주선 중간에 있어서 도킹 위치를 볼 수 없다. 이 때문에 이소연씨를 태운 우주선의 선장 세르게이 볼코프씨는 발 아래에 놓인 잠망경을 통해 우주선이 우주정거장과 제대로 도킹하는지를 확인한다.

이 과정은 지상에서 원격 조종하거나 미리 입력된 컴퓨터 프로그램으로 동작된다. 하지만 만일의 사태에 대비해 선장도 지상에서 수차례 수동 연습을 수행하고 우주 비행에 나서게 된다.

내려오는 시간은 3시간30분도 안 돼

올라갈 때는 이처럼 많은 시간이 소요되지만 귀환할 때에는 불과 3시간 반밖에 걸리지 않는다. 목표지점인 지구가 우주선 입장에서는 고정돼 있고 크기가 커서 빠른 속도로 이동한다고 해도 별 부담이 없다.

19일 낮 12시31분 소유즈 우주선은 우주정거장에서 분리한 뒤 3시간 동안 지구궤도를 따라 천천히 멀어진다. 착륙 26분 전에 궤도선을 분리하면서 낙하를 시작, 착륙 23분 전에 고도 120㎞의 지구 대기권으로 진입하게 된다. 착륙 15분 전에는 낙하산을 펼쳐 초속 200m의 속도로 떨어진다.

소유즈 우주선이 떨어지는 지점은 카자흐스탄의 초원이다. 예전에는 안전하게 떨어진 뒤에도 위치를 확인하는 데 애를 먹었지만, 지금은 위성항법장치(GPS)가 부착돼 있어 위치를 바로 찾아낼 수 있다. (김응일)


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