지상부터 대기 상층까지 풍속 변화 중요
비행 궤적 내 돌풍·구름·번개 등도 체크
최신 데이터로 우주 물체와 충돌 피해야
누리호가 1차 발사를 하루 앞둔 2021년 10월 20일 오전 전남 고흥 나로우주센터 내 조립동을 출발해 제2발사대로 이송되고 있다. 한국항공우주연구원 제공
15일로 예정됐던 누리호 2차 발사가 16일로 연기된 것은 현지의 기상 악화 때문이다. 나로우주센터가 위치한 전남 고흥군 일대에 비와 강풍이 예보되어, 누리호 이송·기립 작업이 어려울 수 있다고 본 것이다.
이처럼 누리로를 발사대로 옮겨 세운 뒤 발사하는 데에는 △기상 △우주상황 △우주환경 등에서 상당히 까다로운 조건이 요구된다. 먼저 발사를 위해서는 일정한 기상 요건을 충족해야 한다. 온도는 영하 10도~영상 35도, 습도(25도 기준)는 98% 이하, 기압은 0.93~1.02기압을 유지해야 해서, 한여름·한겨울 또는 폭우 상황 정도만 아니라면 큰 상관은 없다.
다만 요주의 대상은 풍속. 주변 지상 풍속이 평균 초속 15m 이하, 순간 최대 초속 21m 이하로 유지돼야 한다. 대기 상층에 부는 바람인 고층풍은 200㎪(1파스칼은 1㎡ 넓이에 1뉴턴의 힘이 가해질 때의 압력) 이하여야 한다. 지난해 10월 누리호 1차 발사가 1시간 늦춰진 이유 중 하나도 대기 상층 바람 때문이었다.
발사체는 발사대에 서 있을 때는 물론 대기권 비행 중에도 끊임없이 바람의 영향을 받는다. 바람에 의한 하중은 문제가 될 수 있어, 바람이 비행 궤적에 영향을 줄 가능성을 최소화해야 한다. 한국항공연구원에 따르면 누리호는 발사 당일 최소 4번의 라디오존데(Radiosonde·대기 상층 기상을 관측해 지상에 송신하는 장치) 관측을 진행한다.
낙뢰도 확인해야 하는 변수다. 두꺼운 구름 속에서는 지상에서 보이지 않는 번개 방전이 일어나는데, 이 번개가 발사체 전기계통에 이상을 일으킬 수 있다. 구름 내부 전기장도 발사체에 영향을 미칠 수 있다. 공군 전투기를 발사체 항로에 미리 투입해 구름의 형태나 윈드시어(급변풍) 여부 등 바람을 확인하는 방법도 사용된다.
기상 변수가 해결됐다고 발사 조건을 모두 갖춘 것은 아니다. 우주선 발사를 위해선 이미 우주에 떠 있는 물체와의 충돌 가능성도 따져봐야 한다. 누리호가 진입할 지구 저궤도(고도 2,000㎞ 이하)는 우주물체가 가장 많은 구간이다. 우주물체는 지구를 일정 속도로 계속 돌고 있어 어느 정도 접근 범위 내에 들어와야 충돌을 예측할 수 있기 때문에, 당일 최신 데이터로 분석을 진행해야 한다. 오차까지 고려해 예상 근접 시간 2분 내외의 여유를 두고 발사시간대를 정한다. 충돌 위험성이 높다면 발사 시간을 변경한다.
이밖에 태양 등 우주환경도 고려 요소다. 태양 흑점 폭발, 태양입자 유입, 지자기 교란 등이 위험 등급 이상인지를 따진다. 예컨대 태양 흑점이 폭발하면서 발생하는 강력한 X선은 지구 통신기기나 위치정보시스템(GPS)에 영향을 줄 수 있다. 그래서 항우연은 태양 활동과 관련한 정보를 국립전파연구원 소속 우주전파센터를 통해 확인한다. 발사관리위원회는 발사 24시간 전, 8시간 전에 우주환경 조건을 다시 분석하고, 마지막 측정 결과를 토대로 최종 발사 시각을 정한다.
한편 발사를 전후해서는 안전을 위해 인근 육상, 해상, 공역이 통제된다. 지상에서는 발사대 3㎞ 이내에서 인원과 차량이, 해상에서는 비행 방향으로 폭 24㎞, 길이 78㎞ 범위 안의 인원과 선박이 각각 통제된다. 공중에서는 비행 방향으로 폭 44㎞, 길이 95㎞를 통제 공역으로 설정해 항공기의 안전을 확보한다.
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