개요
넓은 의미의 로켓은 기체나 액체 같은 추진체를 분출해 그 반작용으로 추력을 얻는 비행체를 의미하며, 간단한 아마추어 사제로켓부터 우주발사체, 우주선, 미사일까지 모두 로켓에 포함된다.
현제 우주발사체의 대형 로켓은 대부분 메테인, 수소등의 화학연료의 연소를 통해 고온·고압의 가스를 분출하는 화학로켓이 탑재된다. 현재의 기술로는 화학로켓이 지상 발사에 가장 안전하기 때문에 주로 채택되고 있다.
화학로켓은 폭발적인 가속력과 진공에서도 추력을 얻을 수 있다는 장점 외에는 단점밖에 없는 방식으로, 모든 모터 중 효율이 가장 낮으며 가동 시간도 짧다.
그러나 사고시 방사능 오염에서 자유로우며 경제적으로 저렴하다는 이점이 있어 아직까지 널리 이용되고 있다.
질소 분사 모터 등은 인공위성과 우주선의 자세전환용으로 널리 이용되며, 그 이름대로 기체의 고압 분사의 반작용을 이용하는 방식이다.
로켓은 외부로부터의 별도의 물질유입 없이 연료와 산화제의 연소나 가열만으로 추진력을 얻을 수 있기 때문 진공 상태의 우주에서도 추진력을 얻을 수 있다.
우주선의 추진기로의 로켓
우리가 “로켓”이라 부르는 대상은 사실 두 가지다.
발사체는 지구에서 우주로 나가기 위한 로켓이며, 추진기는 우주선의 로켓 모터 그 자체를 말한다.
발사체와 추진기는 둘 다 로켓이지만, 발사체는 지구 중력을 이겨내고 우주로 나가야 하므로 엄청난 출력이 필요하다. 그러나 추진기는 작용-반작용 원리에 따라, 아무리 약한 추진력이라도 반드시 그 반작용이 발생한다.
중력도 공기도 없는 진공의 우주공간에서는, 추진력이 0.1뉴턴인 로켓으로도 20톤짜리 우주선을 전진시킬 수 있으며, 오백년 전 발사체인 새턴 V의 1단계 화학로켓은 추진력이 3500만 뉴턴이하야같은 시기의 하야부사 탐사선의 이온엔진은 0.008 뉴턴이지만 그 물리학적 원리는 똑같기 때문에 둘 다 로켓이라 부른다.
로켓엔진들을 비교하는 좋은 수치는 추력과 비추력이다. 두 수치는 에너지 밀도라는 상수를 공유하기 때문에 서로 반비례 관계를 가지며 현재의 과학기술로 고추력 고효율을 모두 충족하는 로켓을 개발하는 것은 불가능하다.
현존하는 로켓은 그 원리에 따라 화학로켓, 핵분열로켓, 하이브리드로켓, 그리고 핵융합로켓과 반물질로켓으로 분류할 수 있고, 이들 로켓은 같은 화학, 핵분열, 핵융합, 반물질로켓이라 하더라도 그 작동방식과 연료에 따라 다시 분류할 수 있다.
이외에도 이온엔진과 광자로켓, 전자기로켓이 존재한다.
