‘하늘 문’은 멀고도 험하지만 의외로 눈 깜작 할 사이에 열린다. 나로항공우주센터의 지축을 울리며 지상을 출발한 나로호는 54초만에 음속 돌파하고, 약 12시간 후에는 성패를 최종 확인할 수 있다.

또 발사 후 나로과학위성을 목표 궤도에 올려놓는 데는 단 9분밖에 걸리지 않는다. 이 9분을 성공적으로 이끌기 위해 한국과 러시아 과학자들은 지난 10년 동안 혼신의 힘을 다한 것이다.

한국이 지난 10여년간 진행해 온 나로호 계획의 성패가 이 짧은 시간에 판가름난다. 다만 이를 최종 확인하는 데는 12∼13시간이 걸린다.

발사 당일인 29일 발사 예정 2시간 전부터 연료와 산화제(액체산소)가 나로호에 주입되며, 주입 작업 완료와 함께 기계적인 발사 준비가 모두 마무리된다.

자동 카운트다운, 즉 1·2단 발사관제시스템에 의한 PLO(prelaunch operation)는 발사 예정 시각 15분 전부터 이뤄진다. 모든 일이 순조롭게 진행되면 카운트다운이 ‘0’에 이르는 순간 140t 나로호가 서서히 하늘을 향해 움직이기 시작한다.

나로호는 발사대를 이륙한 직후 10여초간 ‘발사대 회피 기동’을 한다. 나로호에서 분출되는 고온·고압의 화염이 발사대 시설에 손상을 주는 것을 최소화하고, 사고가 있을 경우 발사장과 시설을 보호하기 위해 화염의 방향을 발사대 바깥으로 돌리는 것이다. 나로우주센터가 섬인 나로도에 위치해 있어, 화염은 바다 쪽을 향하게 설계돼 있다.

발사 직전, 나로호의 진행 방향은 북동쪽으로 기울지만 이는 계획에 따른 정상적인 운행이다. 나로호는 이륙 후 20여초간 거의 수직으로 비행해 900m 상공까지 치솟은 후 발사체를 기울이는 ‘킥 턴(kick-turn)을 거쳐 남쪽으로 향한다.

예상 시나리오에 따르면 나로호는 이륙 54초 후 음속(마하 1·시속 1225㎞)을 넘어선다. 이때 고도는 7.2㎞, 발사대와의 수평 거리는 0.8㎞다.

나로호는 제주도와 일본 규슈 후쿠오카에서 각각 수평으로 100㎞ 떨어진 중간 지점을 지나 발사 후 3분 이내에 고도 100㎞ 지점을 돌파한다.

발사 후 약 215초(3분 35초)에는 고도 177㎞, 거리 245㎞ 지점에서 로켓 1단과 2단을 연결하는 페어링이 분리된다. 이어 약 229초(3분 49초)에는 고도 193km, 거리 303㎞ 지점에서 1단 엔진 정지 명령이 내려지고, 약 232초(3분 52초)에는 고도 193㎞, 거리 316㎞ 지점에서 1단 분리가 이뤄진다. 분리된 페어링과 1단 로켓은 발사장에서 각각 약 2270㎞, 2700㎞ 떨어진 바다 위에 낙하한다. 필리핀에서 동쪽으로 약 500㎞ 혹은 그 이상 떨어진 태평양 해상이다.

위성을 실은 2단 로켓은 1단 분리 후에도 계속 날아간다.

2단 로켓의 킥모터 엔진 점화는 발사 후 약 395초(6분 35초)에 고도 303㎞, 거리 1052㎞ 지점에서 이뤄지며, 이어 약 453초(7분 33초)에는 2단 로켓의 연소가 종료되고 목표 궤도에 진입한다. 이때 나로호의 고도는 305㎞, 거리는 1390㎞로 예상된다.

위성 분리는 발사 후 약 540초(9분·예상 고도는 302㎞·거리 2054㎞)에는 발사 자체의 성공 여부가 결정된다. 지상에서 이를 확인하는 데 시간이 조금 더 걸릴 뿐이다.

위성 분리까지 정상적으로 이뤄지면 나로과학위성은 초속 약 8㎞의 속도로 궤도에 진입해 지구 주변을 돌게 된다. 궤도는 납작한 타원형이며, 고도는 최단 300㎞, 최장 1500㎞다.

/오광록기자 kroh@kwangju.co.kr