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다단 로켓 아폴로 우주선을 탑재한 새턴-V 로켓은 상당히 높은 곳까지 올라가서 대기권이 희박한 진공상태이면 로켓의 불꽃이 사방으로 퍼져서 엄청 큽니다. 처음 발사할때는 작았던 불꽃이지만 로켓이 높이 올라가면 불꽃이 크게 보여집니다. 높이가 69km 인데요... 로켓의 1단을 떼어내고 2단과 분리하였습니다. 이제부터 1단은 지상으로 다시 추락하고, 2단이 힘차게 연소하여 계속 우주로 날아갑니다. 이것이 다단분리 입니다. 로켓을 만약에 한몸통으로 만들면 연료가 몽땅 연소할때까지 날아갈겁니다. 하지만 세조각으로 로켓을 나눠서 만든다면? 맨 아랫쪽의 연료가 떨어지면 분리하고, 다시 중간로켓 연소하다가 분리하고, 마지막 윗단 연소하게 됩니다. 이렇게 만들면 로켓이 한몸통일때보다 굉장히 큰 이득이 생깁니다.

맨 아랫쪽의 1단 로켓은 무게가 무려 2,300톤 입니다. 크기에 비해 훨씬 무겁죠? 이것은 1단의 연료가 무거운 물질이라서 그렇습니다. 다 합치면 2,950톤짜리 로켓인데 1단만 78% 무게를 차지합니다. 즉, 처음 발사하면 2,300톤짜리 1단로켓이 나머지 650톤의 화물(2단 + 3단 + 나머지 우주선)을 운반합니다. 1단로켓은 69km 높이까지 650톤을 운반할 수 있어요. 연료가 다 떨어지면 로켓엔진과 연료통은 쓸모가 없어지니까 버리죠. 그러면 2단로켓의 차례가 됩니다. 480톤짜리 2단로켓은 나머지 170톤의 화물(3단 + 우주선)을 170km 높이까지 마저 운반합니다. 이때 2단은 74%가량 무게를 차지합니다.

2단로켓도 연료가 다 떨어지면 이제 3단로켓 차례입니다. 2단의 연료통과 로켓엔진을 버리고 3단로켓이 마지막 화물인 50톤의 아폴로 우주선을 달까지 보내게 됩니다. 마치 삼단멀리뛰기 하는것과 비슷합니다. 전속력으로 한번에 뛰는것 보다, 세번에 나눠서 뛰는게 더 멀리가기 때문이죠. 만약 2단과 3단로켓을 없애고 1단로켓을 더 크게 만들어서 2,900톤짜리로 만들면 어떨까요? 복잡하게 여러 단이 없어서 만들기는 훨씬 쉽겠지만, 50톤의 아폴로 우주선을 고작 100km 높이까지만 운반할 수 있을겁니다. 그리고 계속해서 단을 분리해서 버리는 이유는, 처음 1단 로켓은 엔진도 크고 무거워서 연료가 소모되고 나면 오히려 거추장스럽게 무게만 나가기 때문이죠. 로켓의 무게에서 연료의 무게는 무려 90% 가깝게 차지합니다. 처음에는 그 많은 연료까지 같이 운반해야 하기에 강력하고 큰 로켓엔진이 필요하지만, 연료가 줄어들면 오히려 큰 엔진은 부담이 되기 때문이죠.

날아가기에 적당한 힘만 낼 수 있으면 되는데 계속 로켓의 무게가 가벼워져서 엔진의 힘만 쎄고 무거운것은 불필요하므로 나눠서 버리는겁니다.

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