우리의 머리 위 우주에는, 우주를 좀 더 현실적으로 관찰하기 위한 우주정거장이 떠 다니고 있습니다. 간혹 천체망원경으로 우주정거장을 캐치하기도 합니다. 신비한 우주정거장에 대해 알아봅시다.
우주정거장이란 무엇인가
우주 정거장은 지구 궤도에 떠 있는 우주선으로, 우주에서의 장기간 체류와 과학 연구를 목적으로 합니다. 우주 정거장은 인공위성과는 달리, 우주 비행사가 거주하고 생활할 수 있도록 설계된 것이 특징입니다. 우주 정거장은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
- 크기
우주 정거장은 매우 큰 규모를 가지고 있습니다. 현재 운영 중인 국제 우주 정거장의 경우, 길이 109m, 너비 73m, 높이 27m에 달합니다. 이는 축구장 절반 정도 크기에 해당합니다. - 고도
우주 정거장은 지구 상공 약 400km의 고도에서 공전합니다. 이는 지구 상공에서 가장 낮은 인공위성인 정지위성(35,786km)에 비해 약 9분의 1의 고도입니다. - 속도
우주 정거장은 지구의 중력에 의해 지구의 주위를 공전하고 있습니다. 공전 속도는 약 28,000km/h로, 이는 초속 8km에 해당합니다. 이는 총알의 속도보다 약 10배 빠른 속도입니다.
우주 정거장은 약 350개의 실험 장비를 탑재하고 있습니다. 이 실험 장비들은 우주에서의 생명 과학, 물리학, 천문학 등 다양한 분야의 연구에 사용됩니다. 또한 약 6명의 우주 비행사가 약 6개월에서 1년 정도 체류합니다. 우주 정거장은 우주에 대한 우리의 이해를 높이고, 우주 탐사를 위한 기술 개발에 중요한 역할을 하고 있습니다.
현존하는 대표적인 우주정거장
①국제 우주 정거장(International Space Station, ISS)
- 1998년부터 운영 중인 우주정거장으로, 미국, 러시아, 일본, 캐나다, 유럽연합이 공동으로 개발 및 운영하고 있습니다.
- 지구 상공 약 400km의 고도에서 약 28,000km/h의 속도로 공전하고 있습니다.
- 길이 109m, 너비 73m, 높이 27m의 거대한 규모를 가지고 있습니다.
- 최대 6명의 우주 비행사가 장기간 체류할 수 있습니다.
②중국 우주 정거장(Tiangong Space Station, 天宫空间站)
- 2021년부터 운영 중인 우주정거장으로, 중국이 독자적으로 개발 및 운영하고 있습니다.
- 지구 상공 약 340km의 고도에서 약 27,600km/h의 속도로 공전하고 있습니다.
- 길이 33m, 너비 18m, 높이 12m의 규모를 가지고 있습니다.
- 최대 3명의 우주 비행사가 장기간 체류할 수 있습니다.
③러시아 우주 정거장(Mir, Мир)
- 1986년부터 2001년까지 운영되었던 우주정거장으로, 러시아가 독자적으로 개발 및 운영했습니다.
- 지구 상공 약 250km의 고도에서 약 27,000km/h의 속도로 공전하고 있었습니다.
- 길이 131m, 너비 41m, 높이 21m의 규모를 가지고 있었습니다.
- 최대 12명의 우주 비행사가 장기간 체류할 수 있었습니다.
이외에도, 미국의 민간 기업인 스페이스X가 개발 중인 우주정거장이 있습니다. 이 우주정거장은 2024년부터 운영될 예정이며, 최대 100명의 우주 비행사가 장기간 체류할 수 있는 것으로 알려져 있습니다.
우주정거장의 특성과 임무
우주정거장은 다음과 같은 특성과 임무(Mission)을 갖고 있습니다.
- 우주 탐사의 전초 기지
우주정거장은 우주 탐사를 위한 전초 기지 역할을 합니다. 우주 비행사들은 우주 정거장에서 우주 탐사 기술을 개발하고, 장기 우주 체류에 대한 경험을 쌓을 수 있습니다.
- 우주 탐사 기술 개발
우주복, 우주선, 로봇, 우주선 도킹 기술, 우주 건설 기술 등. 예를 들어, 우주정거장에서 개발된 우주복은 달이나 화성 탐사를 위한 우주복 개발에 중요한 기초가 되었습니다.
- 장기 우주 체류 경험 쌓기
우주 생활에 적응하는 방법, 우주에서의 작업 방법, 우주 건강 관리 방법 등 우주 비행사들은 우주 정거장에서 약 6개월에서 1년 정도 체류하며, 우주에서의 생활에 적응하는 방법을 배우고 있습니다.
- 우주 속 생명 과학, 물리학, 천문학의 연구
생명 과학의 경우는, 우주에서의 식물 재배, 우주에서의 동물 실험, 우주에서의 인간 건강 연구 등이 있습니다. 예를 들어, 우주정거장에서 수행된 연구를 통해 우주에서의 식물 재배, 우주 방사선의 영향, 우주 먼지의 특성 등이 밝혀졌습니다. 물리학의 경우는 우주 방사선 연구, 우주 먼지 연구, 우주에서의 물질 상태 연구 등이 있습니다. 천문학의 경우는 우주의 별이나 행성을 연구하는 과제를 가집니다.
- 우주 탐사 기술 향상
우주선의 추진 시스템 연구, 우주선의 통신 시스템 연구, 우주선의 자율 주행 기술 연구 등을 통해 우주 탐사 기술을 향상시킵니다. 특히 지구에서 보다 더 우주상황에 맞게 개발하고 연구 할 수 있다는 장점을 갖고 있습니다.
우주선과의 도킹
우주정거장과 우주선의 도킹은 우주정거장에 우주선을 접속시키는 과정으로, 우주 탐사와 우주 과학 연구에 필수적인 과정입니다. 이를 통해 물자와 사람이 오갈 수 있으며, 우주정거장의 연구를 지속시키게 할 수 있습니다. 우주선과의 도킹 부분을 알아봅시다. 먼저, 우주정거장과 우주선의 도킹은 다음과 같은 단계로 이루어집니다.
- 접근: 우주선은 우주정거장과 일정 거리를 유지하면서 접근합니다. 이때 우주선은 우주정거장의 궤도와 속도를 맞추기 위해 조종됩니다.
- 포착: 우주선은 우주정거장에 장착된 도킹 어댑터를 사용하여 우주정거장을 포착합니다. 이때 우주선의 조종사와 우주정거장의 조종사가 협력하여 포착을 진행합니다.
- 접속: 우주선은 도킹 어댑터를 사용하여 우주정거장에 접속합니다. 이때 우주선과 우주정거장의 공기 압력이 맞춰지고, 전기와 데이터 통신 연결이 이루어집니다.
우주정거장과 우주선의 도킹은 매우 정밀한 작업입니다. 우주선과 우주정거장의 궤도와 속도가 정확히 맞아야 하고, 도킹 어댑터의 위치도 정확해야 합니다. 또한, 우주 공간에서의 작업은 중력이 작용하지 않기 때문에, 우주 비행사들의 숙련된 기술과 협력이 필요합니다.
우주정거장과 우주선의 도킹은 1971년 소련의 살류트 1호와 소유즈 1호의 도킹을 시작으로 지금까지 이어지고 있습니다. 1981년 미국의 우주왕복선이 발사되면서, 우주정거장과 우주선의 도킹은 더욱 활발해졌습니다. 우주왕복선은 우주정거장에 물자와 장비를 공급하고, 우주 비행사를 교대하는 역할을 했습니다. 1998년 국제우주정거장(ISS)이 발사되면서, 우주정거장과 우주선의 도킹은 더욱 중요해졌습니다. ISS는 지구 궤도에 떠 있는 가장 큰 우주정거장으로, 우주 탐사와 우주 과학 연구를 위한 거점으로 활용되고 있습니다.