대기권 재진입Reentry

한마디로 말하면

대기권 재진입은 우주로 나갔던 우주선이나 로켓이 임무를 마치고 지구의 공기층(대기권)으로 다시 들어오는 것을 말해요. 공기가 거의 없는 우주에서 공기가 가득한 지구로 돌아오려면 아주 뜨겁고 거센 공기 장벽을 무사히 통과해야 해요.

어떤 원리일까요?

지구 주위를 도는 우주선은 보통 1초에 약 7.8km라는 엄청난 빠르기로 날아요. 서울에서 부산까지 약 1분 안에 갈 수 있는 빠르기예요. 이렇게 빠른 우주선이 지구 공기층을 만나면 공기가 미처 비켜나지 못하고 우주선 앞쪽에서 강하게 눌려요.

공기가 급격히 눌리면 온도가 치솟는데, 이를 '단열 압축'이라고 해요. 이때 우주선 주변 온도는 섭씨 1,600도에서 높게는 수천 도까지 올라가요. 쇠도 녹아내릴 만큼 뜨거운 열기예요.

그래서 우주선 바닥에는 열을 막아주는 특별한 방패인 '열 차폐막'을 붙여요. 또한 일부러 우주선 밑바닥을 뭉툭하고 넓적하게 만들어요. 바닥이 뭉툭하면 우주선 바로 앞에 공기 쿠션 같은 충격파가 생겨서, 가장 뜨거운 열기가 우주선에 직접 닿지 않고 옆으로 비켜나게 도와준답니다.

생활 속에서 비유하면

수영장에서 물속으로 다이빙할 때를 떠올려 보세요. 낮은 곳에서 천천히 들어가면 물이 부드럽게 갈라지지만, 높은 다이빙대에서 배를 깔고 빠르게 떨어지면 물이 시멘트 바닥처럼 단단하게 느껴지고 피부가 따가워요.

자전거 바퀴에 펌프로 바람을 빠르게 넣을 때 펌프 아랫부분이 뜨거워지는 것도 같은 원리예요. 우주선이 공기를 엄청난 빠르기로 누르면서 들어오기 때문에 공기 저항이 브레이크 역할을 해 속도를 줄여주지만, 동시에 뜨거운 열을 내는 거예요.

왜 중요할까요?

우주비행사가 우주정거장에서 임무를 마치고 지구로 무사히 돌아오려면 대기권 재진입 기술이 꼭 필요해요. 또한 우주에서 실험한 귀중한 물건을 지구로 가져올 때도 쓰여요.

요즘에는 한 번 쓴 로켓을 버리지 않고 다시 쓰는 '재사용 발사체' 기술이 발전하면서 더욱 중요해졌어요. 로켓이 대기권 재진입의 뜨거운 열을 견디고 무사히 돌아와야 발사 비용을 크게 아낄 수 있기 때문이에요. 반대로 수명이 끝난 인공위성이나 우주 쓰레기는 재진입할 때 공기 중에서 완전히 불타 없어지도록 유도해 지상의 안전을 지키기도 해요.