거대 전자기총, 초음속 항공기를 우주로 발사할 수 있다

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한 연구진은 고속으로 항공기를 우주로 발사할 수 있는 전자기총을 개발하고자 합니다.

중국의 우주선 디자인. 사진: 웨이보 — 중국의 우주선 디자인. 사진: *웨이보*

최근 몇 년 동안 중국의 과학자와 엔지니어들은 전자기 발사와 초음속 비행의 주요 발전을 결합하기 위해 노력해 왔습니다. 기본적으로 그들의 목표는 거대한 전자기 발사 트랙을 사용해 초음속 항공기가 마하 1.6(1,975km/h)까지 가속할 수 있도록 돕는 것입니다. 그런 다음 비행기는 궤도에서 분리되어 엔진을 점화하고 음속의 7배(8,643km/h)로 우주로 진입합니다. 메일은 3월 14일자 보도에서 보잉 737보다 긴 50톤짜리 우주선이 2016년에 발표된 텅윈 프로젝트의 일부라고 보도했습니다.

비행기의 자체 동력을 이용해 이륙하려면 엄청난 양의 연료가 필요합니다. 저속 이륙 시 안전을 보장하기 위해 과학자와 엔지니어는 공기 역학적 설계와 엔진 레이아웃을 조정해야 하는데, 이는 고속 비행 성능에 영향을 미칩니다. 그러나 이 프로젝트에 참여한 전문가 팀은 이 기술이 다양한 문제를 해결할 수 있다고 확신하고 있습니다.

중국 항공우주과공업(CASIC) 산하 항공기 기술 연구소의 과학자 리샤오웨이는 Acta Aeronautica 저널에 게재한 기사에서 "전자기 발사 기술은 상기 과제를 극복하는 유망한 솔루션을 제공하며, 세계 주요 국가들이 추구하는 전략적 기술이 되고 있다"고 말했다.

이 가설을 시험하기 위해 중국 최고의 방위 및 항공우주 계약자 중 하나인 CASIC은 산시성 다퉁에 2km 길이의 저진공 고속 자기부상 시험 시설을 건설했습니다. 이 시설은 무거운 물체를 음속에 가까운 시속 1,000km까지 추진할 수 있습니다. 향후 몇 년 안에 테스트 트랙의 길이가 늘어나 최대 운행 속도가 시속 5,000km에 도달할 예정입니다.

차세대 고속철도 개발을 지원하는 전담 전자기 추진 시설이며, 전자기 우주 발사 프로젝트를 위한 중요한 과학 기술 데이터도 수집합니다. 한편, 산둥성의 성도인 지난에서는 초고속 전자기 인력거 실험을 지원하는 또 다른 거대 자기부상 궤도가 중국 과학원(CAS)의 감독 하에 운영되고 있습니다.

전자기 우주 발사 시스템을 제안한 나라는 중국이 처음은 아니다. 이런 아이디어는 냉전부터 존재해 왔습니다. 1990년대에 NASA는 이 아이디어를 현실로 만들고자 노력했으며, 첫 단계로 15m 길이의 미니 테스트 트랙을 건설했습니다. 그러나 자금 부족과 기술적 어려움으로 인해 완성된 참호의 실제 길이는 10m 미만이었습니다. 결국 이 프로젝트는 중단되었고, 대신 정부와 군 지도자들은 항공모함을 위한 저속 전자기식 발사기 기술 개발에 자원을 쏟았습니다. 하지만 이 새로운 기술을 적용한 최초의 항공모함인 USS 포드호도 문제에 직면했습니다. 전자기 발사 기술의 큰 침체로 인해 미국 군은 레일건 등 일부 관련 프로젝트 개발을 중단하고 예산을 초음속 미사일에 쏟았습니다.

연구 초기, 리와 동료들은 NASA가 우주선이 해구에서 분리되어도 살아남을 수 있는 능력을 확인하기 위한 풍동 시험을 전혀 실시하지 않았다는 사실을 발견했습니다. NASA의 원래 아이디어는 로켓이 필요 없을 정도로 셔틀을 시속 700km까지 가속하는 것이었지만, 중국 과학자들은 이 속도가 너무 느리다고 말했습니다. 하지만 속도가 증가함에 따라 항공기와 전자기 견인 차량, 지면 홈 사이의 공기 흐름은 매우 복잡해집니다. 그래서 프로젝트 팀이 가장 먼저 확인해야 할 것은 항공기가 트랙에서 안전하게 분리된다는 것이었습니다.

리의 팀은 컴퓨터 시뮬레이션과 풍동 시험을 실시했다. 결과에 따르면 비행기가 음속 장벽을 넘을 때 여러 개의 충격파가 비행기 아랫면을 따라 퍼져서 지면에 부딪히고 반사가 발생했습니다. 충격파는 공기 흐름을 방해하여 항공기, 전자기 견인 차량, 참호 사이에 초저주파 공기 주머니를 보냅니다. 풍동 시험 결과에 따르면, 견인 차량이 목표 속도에 도달하면 항공기를 풀고 급정거를 하면 난류로 인해 처음에는 항공기가 들어올려진 후 4초 후에 하향 추력으로 전환됩니다.

비행기에 탑승한 승객은 잠시 현기증이나 무중력 상태를 경험할 수 있습니다. 하지만 항공기와 홈 사이의 거리가 멀어질수록 공기 흐름의 강도는 감소하여 결국 완전히 사라집니다. 엔진 소리와 함께 비행기는 급격한 상승 단계에 들어섰다. 실제 실험은 더 필요하지만, 연구팀은 이 방법이 안전하고 실현 가능하다는 결론을 내렸습니다. SpaceX의 재사용 로켓은 위성 발사 비용을 킬로그램당 3,000달러로 낮추었지만, 일부 과학자들은 전자기 우주 발사 시스템을 사용하면 비용을 킬로그램당 60달러로 낮출 수 있을 것으로 추정합니다.

안 캉 ( 메일 에 따르면)

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