탈출 속도Escape Velocity

한마디로 말하면

탈출 속도는 지구가 끌어당기는 힘인 중력을 이겨내고, 영원히 지구 밖으로 빠져나가기 위해 꼭 넘어야 하는 빠르기예요. 과학에서는 이를 '제2우주속도'라고도 불러요. 지구에서 우주로 완전히 떠나려면 1초에 약 11.2km를 날아가는 엄청난 빠르기가 필요하답니다.

어떤 원리일까요?

우리가 공을 하늘로 던지면 결국 땅으로 떨어져요. 지구가 모든 물체를 아래로 끌어당기는 중력이 있기 때문이에요. 더 세게, 더 빠르게 던질수록 공은 더 높이 올라갔다가 떨어지죠.

만약 공을 1초에 약 7.9km 가는 빠르기(제1우주속도)로 던지면, 공은 땅에 떨어지지 않고 지구 둘레를 뱅글뱅글 도는 인공위성이 돼요. 여기서 속도를 더 높여 1초에 약 11.2km에 도달하면, 마침내 지구가 잡아당기는 끈을 끊고 지구 궤도를 벗어나 먼 우주로 날아갈 수 있어요. 초속 11.2km는 서울에서 부산까지 약 30초 만에 주파하는 어마어마한 빠르기예요.

탈출 속도는 별이나 행성의 무게와 크기에 따라 달라져요. 지구보다 가벼운 달에서는 1초에 약 2.4km만 가도 탈출할 수 있지만, 지구보다 훨씬 무거운 목성에서는 1초에 약 59.5km로 날아야 빠져나올 수 있답니다.

생활 속에서 비유하면

가파른 언덕 아래에서 자전거를 타고 올라가는 장면을 떠올려 보세요. 페달을 살짝 밟아 느리게 출발하면 언덕 중간쯤 가다가 힘이 빠져 다시 뒤로 미끄러져 내려와요.

하지만 처음에 아주 힘차게 페달을 밟아 엄청난 빠르기로 출발하면, 중간에 페달을 더 밟지 않아도 그 기세로 언덕 꼭대기를 훌쩍 넘어 반대편으로 갈 수 있어요. 탈출 속도는 중력이라는 보이지 않는 언덕을 한 번의 기세로 넘어가기 위한 최소한의 출발 속도인 셈이에요.

왜 중요할까요?

지구 주변만 도는 인공위성과 달리, 달이나 화성, 혹은 그보다 더 먼 우주로 탐사선을 보내려면 탈출 속도를 꼭 넘거나 그에 가까운 속도를 내야 해요. 우주로 길을 떠나는 탐사선에게 탈출 속도는 지구라는 집의 대문을 열고 나가는 첫걸음이에요.

이토록 빠른 속도를 내려면 어마어마한 양의 연료가 필요해요. 그래서 과학자들은 무거운 연료통을 차례대로 버리며 속도를 높이는 다단 로켓을 개발하고, 더 적은 연료로 더 큰 힘을 내는 로켓 엔진을 연구하고 있답니다.