우주선이 폭발하지 않도록 설계하는 방법
우주선은 엄청난 연료를 싣고 하늘로 날아오른다. 그래서 많은 사람들이 “저렇게 위험한 물체가 왜 폭발하지 않을까?”라는 의문을 갖는다. 실제로 우주선은 작은 실수 하나로도 폭발할 수 있는 극한의 장비다. 하지만 우주선은 처음부터 폭발하지 않도록 설계된 구조물이다.
가장 먼저 고려하는 것은 ‘압력’
우주선 내부와 외부는 완전히 다른 환경이다. 내부에는 사람이 숨 쉴 수 있는 압력이 유지되고, 외부는 진공 상태에 가깝다. 이 압력 차이는 구조물에 엄청난 부담을 준다. 그래서 우주선은 균일하게 압력을 분산시키는 원통형 구조를 기본으로 한다. 각진 구조보다 둥근 형태가 파손 위험을 크게 줄인다.
연료는 섞이지 않게 철저히 분리
우주선 연료는 대부분 매우 인화성이 강하다. 산소와 연료가 의도치 않게 섞이면 즉각 폭발로 이어진다. 이를 막기 위해 연료 탱크는 다중 격벽으로 분리되고, 밸브 하나하나가 독립적으로 제어된다. 문제가 생기면 즉시 연료 흐름을 차단할 수 있도록 설계된다.
‘한 번 더’ 확인하는 중복 설계
우주선에는 ‘이중, 삼중 안전장치’가 기본이다. 센서 하나가 고장 나도 다른 센서가 즉시 감지한다. 전기 계통, 연료 계통, 컴퓨터 시스템 모두가 서로를 감시한다. 이를 중복 설계라고 하며, 우주선 안전의 핵심 개념이다.
폭발을 막는 온도 관리
발사와 비행 중 우주선은 극심한 온도 변화를 겪는다. 엔진 근처는 수천 도까지 올라가고, 우주 공간은 영하 수백 도에 가깝다. 이를 견디기 위해 단열재, 열 차폐판, 냉각 시스템이 함께 작동한다. 온도 제어에 실패하면 금속이 약해지고, 결국 폭발 위험이 커진다.
문제가 생기면 ‘폭발 대신 분리’
우주선은 위험 상황이 발생하면 전체가 폭발하기보다는 부분 분리를 선택한다. 예를 들어 로켓의 단계 분리는 계획된 폭발이 아니라, 정밀한 분리 장치로 안전하게 떼어낸다. 문제가 있는 부분을 버리고 나머지를 살리는 구조다.
테스트는 실전보다 더 가혹하게
우주선은 발사 전 수없이 많은 지상 실험을 거친다. 진동, 충격, 압력, 극한 온도 테스트를 실제보다 더 가혹한 조건에서 진행한다. 이 과정에서 견디지 못한 부품은 바로 탈락한다. 우주에서는 수리할 수 없기 때문이다.
폭발하지 않는 것은 우연이 아니다
우주선이 무사히 우주로 향하는 모습은 멋지게 보이지만, 그 이면에는 폭발을 전제로 한 설계가 있다. 언제든 사고가 날 수 있다는 가정 아래, 모든 시스템이 대비되어 있다. 우주선이 폭발하지 않는 이유는 운이 아니라, 철저한 계산과 반복된 실패의 결과다.