나사의 우주왕복선 계획은 10년 전 2011년에 진작에 종료되었고, 지금은 싹다 박물관에 쳐박혀있는 상태지만

제임스 웹 우주망원경이 목표점에 95퍼 도달하였다는 소식을 듣고 대충 끄적여 보기로 하였음

(https://www.jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html?units=metric)

혹시 이 글의 내용이 틀렸다면 니 말이 다 맞음.

나치독일 시절 V2엔진 쏴제끼던 폰 브라운을 미국으로 스카우트 해오고, 미국 내 우주비행기 연구의 성과는 X-20 다이너소어 프로그램으로 구체화되는가 했지만

뜬금포로 문 레이스가 시작되었다. 결과는 다들 알겠지만, 미국의 승리로 끝이 났으나

어? 어차피 달 봤으면 볼거 다 본거 아님? 이라며 나사의 달 탐사에 대한 지원은 끊기게 된다.

하지만 우주 개발에 대한 로망을 버릴 수 없는 나사는 지구 궤도상의 우주정거장 운용을 꾀하게 되었고,

달에 쏘아올린 새턴 로켓과 동급의 재활용 가능한 우주발사체에 대한 개념을 내놓게 된다.

이 우주발사체의 기초 설계에 기존 프로젝트와의 예산 문제로 미 공군이 많이 개입을 하게 되었는데, 이 공군이 요구한게 뭐냐면

미 공군이 극궤도 위성 미션을 지구 궤도 "딱 한바퀴"만에 완수할 수 있게 할것

당시 냉전시기였던 사회 정서상, 조금의 조작만으로 지구 전역을 관측할 수 있는 남북극을 지나는 궤도 상으로 (첩보)위성을 쏘아 올리기를 원했고

당연히 그 궤도에 유인 셔틀이 있다면 이것이 군사용임을 소련이 알 수 있기에, 지구 궤도 단 한바퀴를 도는 동안 미션을 수행해야 하였다.

즉, 소련이 미국에서 뭔 짓을 하는지 알아채기 전에 궤도 진입 - 화물칸 뚜껑 열기 - 위성 갖다놓고 - 만약 회수가 미션이라면 있던 거 회수하고 - 뚜껑 닫고 - 집에 오는 절차를 지구를 딱 한 바퀴만 돌면서도 완수해야 했다.

아니 씨발 달보내는것도 빙빙 돌면서 사흘이 걸렸는데 이게 뭔소리임?

그러나 예산을 받아내려면 미 국방부의 의견을 수렴해야만 하였고, 그렇게 설계 변경이 이루어져 우주왕복선은 극단적인 후퇴익, 델타윙 형태를 취하게 되었다.

그리고 이러한 형태를 한 셔틀은 당연하게도, 질량중심과 추력중심이 어긋나 있는 형태이고

이를 해결하기 위해 우주왕복선의 주엔진을 약간 하늘을 향해(무게중심을 향해) 사선상으로 달아버리는 등 많은 개 좆 지랄을 하게되어

우주왕복선을 결국 실제로 날게 되었고, 1981년 4월 12일 컬럼비아호는 첫번째로 비행한 우주왕복선이 되었다.

아니 제목이 우주왕복선 착륙시키기라면서 언제까지 왕복선 얘기만 할거임?

지금부터 하겠다.

기본적으로 케네디 우주센터에서 바다쪽으로 발사된 셔틀은, 착륙하는 활주로와 거의 수직의 경로를 가지게 된다.

그림상의 빨간 선으로 표시한 구간이 활주로이다.

이걸 시속 2만 7천키로미터 속도로 지나가다보니, 그저 속도를 줄이고 로켓을 역분사해 방향을 바꿀 여유 따위는 없다.

기본적으로 우주왕복선은 매우 무겁고, 그걸 올려보내는 비용 또한 비싸며, 또 저만한 속도를 줄이고 궤도를 바꾸는데에도 저만한 만큼의 에너지가 필요하다는 뜻이니까.

애초에 궤도상에 올라가면 주 추력 엔진은 연료가 비어 사용하지 못하고, 주 엔진의 1프로도 안되는 출력을 가진 궤도 수정 엔진만으로 이동한다.

아니 그럼 착륙은 어케함??

기본적으로 아무것도 안한다.

그럼 지구가 돌아서 알아서 착륙해야 할 곳 근처로 데려다 준다.

그래도 시속 2만 7천키로미터라는 속력은 너무너무 빨라서, 4500미터나 되는 케네디 우주센터의 활주로도 0.6초면 지나가버릴 속력이다.

인천공항에서 가장 긴 3활주로의 길이가 4000미터이고 김포공항 활주로가 3600미터이니, 이게 얼마나 긴건진 감이 올것이라 믿는다.

근데 그래도 존나게 빨라서 그냥 착륙은 못할거같은데요?

이것도 괜찮다. 속도를 아주 조금만 줄이면, 지구 중력에 의해 끌려가게 되고 공기 저항이 속도를 줄여주게 된다.

이렇게 진입을 하고 나면, 공기 저항이 너무너무 크기 때문에 기수를 틀어주게 된다.

만약 저 각도가 40도보다 작다면, 공기 저항을 충분히 받지 못해 저 비싼 셔틀이 바다에 꼬라박게 될 것이고,

만약 각도가 너무 크다면 공기저항이 너무 커 우주선이 녹아 내려버릴 것이다.

이렇게 적당한 각도로 내려오다가, 우리는 국방부가 싸지른 똥에 마주하게 된다.

우주선에는 날개가 있고, 이건 하강하는 우주선에게 양력을 발생시킨다.

우주선은 충분히 빠르고, 그래서 발생하는 양력은 우주선을 다시 우주로 튕겨 보낼수도 있다.

그렇다면 어떻게 이 양력을 해결할까?

양력의 크기를 바꿀 수 없다면, 양력의 방향을 바꾸면 된다.

속도는 충분히 있다. 위에서 적당히 떨어지며, 떨어지는 속도만 기체를 기울여 조절하면 되는 것이다.

하강하면 할수록 더 많은 공기가 밑에서 기다리므로, 속도 조절을 따로 할 필요도 없다.

너무 느리다면 그저 기체를 다시 일으켜 세우면 천천히 떨어질 것이고, 너무 높고 빠르다면 기체를 옆으로 눕혀서 빨리 떨구고 속도도 떨구면 된다.

이렇게 S자로 응디 흔들어가며 지구에 재진입한 셔틀은, 이제 착륙을 준비하게 된다.

일반적인 여객기였다면, 약 3도의 강하 경로를 가지며 미끄러져 내려왔을 것이다. 약 255km/h 속도에, 강하율은 분당 230미터쯤 된다고 한다.

하지만 우주왕복선은 날개가 짧고 동체가 두꺼운 날아다니는 벽돌이기 때문에, 20도의 강하 경로로 내리 꽂게 된다.

이때 속도는 555km/h이고, 강하율은 분당 3km가 넘는다.

이는 대략 스카이다이버가 자유낙하하는 속도와 맞먹는다. 당연하게도 이 속도로 땅에 내리꽂으면 어떻게 착륙해도 박살이 날 것이기 때문이기에,

고도가 600미터가 되면 기수를 들고, 90미터 상공에서 랜딩기어를 내리게 된다. 공기 저항이 심해 최대한 줄이기 위함이다.

이렇게 지구 반대편 상공에서 궤도 이탈 분사를 한지 1시간 만에, 우주왕복선은 착륙하게 된다.