우주 왕복선이 재진입하는 최적의 각도는

우주 왕복선이 지구로 귀환할 때 대기권에서 지구로 진입하는 각도를 진입각도라고 하며, 보통 37도에서 43도의 범위 안에 존재하는 것이 가장 좋으며 보통 최적의 진입 각도라고 하면 일반적으로 40도를 말합니다. 그 이유는 각도가 대기권에 대하여 수직에 가까우면 엄청난 압력과 마찰력이 가해지게 되며, 반대로 수평에 가까우면 대기권에서 한 번에 진입하지 못하고 마치 수면 위로 던진 돌이 통통 튀듯이 계획된 궤도에서 벗어나는 사고가 벌어질 수 있기 때문입니다.

 

우주 왕복선은 대기권에 진입하기전 약 시속 40,000KM로 날아오며, 이 상태로 대기권에 들어서게 되면 대기와의 마찰로 인해 약 섭씨 1,650도(화씨 3,000도)까지 올라갑니다.

이때, 만일 대기권에 대하여 직각으로 하강하게 되면 속도는 가속되고 온도는 엄청나게 올라가 결국 모두 타버리고 말 것입니다. 위에서도 언급했지만 속도를 최대한 늦추기 위해 수평으로 바꾸면 대기권에서 튕기는 현상이 발생해 계획했던 궤도를 이탈하게 됩니다.

 

왕복 우주선은 대기권 재진입시 3가지의 힘을 받게 되며, 그 힘은 중력, 항력, 양력이라고 불리는 힘들입니다.

중력은 글자 그대로 지구가 끌어 당기는 힘이며, 왕복 우주선의 질량과 관계됩니다.

항력은 특정한 물체가 유체 내를 움직일 때 이 움직임에 저항하는 힘을 말하므로 왕복선의 유선형 디자인과 공기밀도에 따라 달라지 항력의 크기가 달라질 수 있습니다. 쉽게 말해 우주선의 움직임을 방해하는 힘을 말하며 이는 마찰력과 압력으로 구분됩니다. 마찰력은 물체의 표면에 평행한 방향으로 작용하며, 압력은 물체의 표면과 수직 한 방향으로 움직입니다.

양력은 유체 유동의 방향에 수직으로 작용하는 힘을 말합니다. 흔히 비행기를 뜨게 하는 힘을 말합니다.

(참고 : 위키백과)