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| MMU를 탑승한 채로 우주유영을 하는 브루스 매캔들리스 우주비행사[1] |
| <colbgcolor=#f5f5f5,#2d2f34> 언어별 명칭 | |
| 한자 | 宇宙游泳 |
| 영어 | Spacewalk |
| 러시아어 | Выход в открытый космос |
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1. 개요
우주 비행사가 우주선 밖으로 나와 우주공간을 유영하는 작업을 말한다.당연히 우주복을 착용한 상태에서 나가야 하며, 우주 공간은 마찰이 없어서 이동상의 제어가 불가능하기 때문에 로봇 팔에 발을 고정시킨채로 나가거나 안전줄을 사용하거나 유인 기동장치(MMU)를 탑승해야한다. 만약 이 과정에서 실수를 한다면 이는 곧바로 사망이라는 대형사고로 이어지며, 실수가 없더라도 우주 공간에 산재해있는 우주쓰레기 파편과 충돌하는 등의 외부적인 위험요소가 있다. 이 때문에 우주유영은 최고로 위험한 작업 중 하나지만 동시에 최고로 멋있는 일이기도 하며 모든 우주비행사들과 우주덕들이 꿈꾸는 극한의 행복이자 꿈이다.
2. 상세
2.1. 우주유영의 정의
우주유영은 일단 선외활동(Extra-vehicular activity; EVA)의 일종이다. 선외활동은 우주유영보다 더 넓은 의미를 포함하는데, 우주선 밖으로 나오기만 하면 그것은 선외활동이다. 가령 달 착륙 당시 우주비행사들이 우주선 밖으로 나와 달 표면을 걸었던 행위도 선외활동에 해당한다. 우주유영은 우주공간 자체에만 머무는 행위를 가리킨다.2.2. 우주유영 방식
개요에서도 소개했듯이 우주유영을 하는 방식은 크게 세가지가 있다. 로봇 팔 방식과 안전줄방식, 유인기동장치 방식이 그것이다.2.2.1. 로봇 팔
캐나다 암 2 끝부분에 발을 고정하고 우주유영을 하는 스티브 로빈슨 비행사
로봇 팔에 몸을 고정한 채로 우주유영을 하는 작업인데, 주로 발판에 몸을 고정하며 현재 이루어지는 우주유영의 대부분이 이 방식이다.
로봇 팔로 우주유영을 할 시 장점은 일단 실수가 사고로 이어질 가능성이 다른 방식에 비해 낮으며,[2] 선체 보수작업 등을 할 때 보다 정밀한 움직임을 구축할 수 있다는 점이 있다. 현재 우주유영을 하는 이유 중 상당수가 우주선을 보수하는 데에 목적을 두기 때문에 대체로 이 방식이 선호된다.
단점은 활동상의 제약이 크며 로봇 팔 조종에 미숙한 사람은 사용할 수 없다는 것이다.
2.2.2. 안전줄
안전줄을 사용하여 우주유영을 하는 에드워드 화이트 비행사.[3]
안전로프, 생명줄이라고도 한다.
안전줄에 의지하여 선체에 붙어 이동하면서 유영하는 방식이다. 안전줄을 우주선 외부에 붙어있는 손잡이에 걸면서 이동해나가는 것이다. 이때 우주비행사한테 주어지는 안전줄은 2개인데, 안전줄 하나만 걸다가 손이 미끄러지거나 해서 우주선에서 떨어지면 큰일나니까 2개를 걸어서 혹여나 한번 실수해도 떨어지지 않게끔 예방하려는 목적인 것이다.
최초의 우주유영도 안전줄을 사용하여 이루어졌다. 또한 초기에는 안전줄을 우주선과 연결해서 안전줄을 통해 산소공급을 하기도 했다. 물론 지금은 우주복 안에 자체 산소공급기가 장착되어있다.
장점은 로봇 팔보다는 자유롭게 이동할 수 있어 우주선 어디에든 갈 수 있다는 점이 있으나, 단점은 두꺼운 우주복 장갑으로 줄을 거는 작업은 매우 힘들기 때문에 손에 쥐가 나기 일쑤라고 한다.
2.2.3. 우주비행사 추진장치[4]
유인 기동장치(Manned Maneuvering Unit)를 이용해 우주유영을 하는 로버트 L. 스튜어트 비행사
우주복에 장착된 기동장치를 이용한 방식도 있다. 이 장치는 초기엔 질소로 충전된 우주총을 손에 들고 사용하는 방식을 썼다.
곧 의자같이 앉을 수 있게 되어있으며 밑면과 뒷면에 설치되어있는 로켓 팩을 이용하여 자유로이 날아다닐 수 있게 발전하였다. 위 사진은 초창기 우주인 추진기인데 결국 실험용으로 만 쓰고 실전엔 투입되지도 않았다. 저런 보행기 형태는 추진은 잘되어도 작업하기 위해 팔이 닿지 않기 때문이다. 그래서 미공군에서 배낭형태의 우주인 추진기 AMU를 개발해 성공적으로 운용하자[5] 러시아의 우주인 추진기 SPK도 배낭형으로 개발되면서 형태가 지금까지 이어오고 있어 이후 개발되는 MMU(미국), 21KS(러시아) 모두 이러한 배낭형이다.
미국은 기체 질소를 추진제로 사용하며, 러시아는 산소를 추진제로 사용한다. MMU 기준으로 알루미늄 탱크 두개가 장착되어 있어 풀연료공급 시 최대 6시간까지 사용할 수 있다고 한다. 또한 최대 초속 25m의 속도로 날 수 있다.[6]
장점은 이동상의 제약이 거의 없어 로봇 팔, 안전줄 방식보다 훨씬 자유로우며, 기존 우주유영 방식으로 접근 할 수 없는 음영구역으로 가 작업할 수도 있으며, 매우 멀리까지 나갈 수 있다.[7]
단점은 자유로이 이동할 수 있는만큼 위험성이 크며, 장비가 무겁고 비싼데다, 팔다리 움직임의 제약이 많아 외부작업이 어려워 우주를 구경하기 위한 용도 외에는 사용목적이 전무하다. 그리고 컨트롤이 미숙하면 타지못한다는 점도 있고, 사용자 평가도 대부분 로봇팔을 이용한 우주유영보다 불편하다고 평가하고 있다.
그래서인지 유인기동장치는 우주유영에서 거의 쓰인 적이 없으며[8] 현재는 MMU와 21KS 비롯해 거의 모든 추진장치가 퇴역하고 ISS에 비상시에만 사용할 수 있는 벨트에 착용하는 형태의 작은 간소화 버전인 SAFER만 보관중이다.
3. 위험성
우선 우주유영을 하다가 우주선으로부터 멀리 떨어지게 되는 사고가 발생할 수 있다. 이렇게 되면 둘 중 하나의 끔찍한 결말을 맞이하게 되는데, 지구의 대기권에 떨어져 불타 죽거나 먼 우주 공간으로 날아가 영원히 우주미아가 되고 말 것이다.물론 이런 경우를 대비하여 갖가지 대책들을 마련해놓았다. 일단 NASA의 EMU 우주복에는 SAFER라는 자체 추진장치가 장착되어 있어 응급시에 사용할 수 있다. 그 외에도 선내의 다른 우주비행사들이 MMU를 타고 직접 구출하러 올 수 있으나 영화 그래비티를 보면 알 수 있듯 말처럼 쉬운 일이 아니다.
또한 우주공간을 떠도는 파편과 충돌해[9] 우주복에 구멍이 뚫리는 사고가 발생할 수도 있는데 이 경우는 더 최악이다.
우주 공간에 맨몸으로 노출되면
EMU에는 이 경우를 대비해 30분간 공급 가능한 예비산소팩이 장착되어 있다.
물론 우주비행사들은 이러한 위험들에 대비해 훈련을 철저히 받기 때문에 우주진출 이후 현재까지 우주유영 중 사고가 일어난 사례는 단 한 번도 없다.
4. 우주유영 관련 기록
- 1965년 3월 18일: 구소련 알렉세이 레오노프 - 세계 최초 우주유영 (24분)
- 1965년 6월 3일: 미국 에드워드 화이트 - 미국 최초 우주유영 (36분)
- 1984년 2월 7일: 미국 브루스 매캔들리스 - 유인 기동장치 최초 우주유영
- 1984년 7월 25일: 구소련 스베틀라나 사비츠카야 - 여성 최초 우주유영
- 1988년 12월 9일: 프랑스 장 루 크레티앙 - 프랑스 최초 우주유영
- 1992년 5월 13일: 3인 이상 우주비행사 최초 동시 우주유영
- 1997년 11월 25일: 일본 도이 타카오 - 일본 최초 우주유영
- 2001년 3월 11일: 미국 수잔 헬름즈, 제임스 보스 - 가장 오랫동안 우주공간에 머무름 (8시간 56분)
- 2008년 9월 27일: 중국 자이즈강 - 중국 최초 우주유영
- 2024년 9월 12일: 미국 재러드 아이잭먼 - 민간인 최초 우주유영
- 러시아 아나톨리 솔로비예프 - 누적 최장 기간 우주유영 (총 82시간 22분)
5. 관련 문서
[1] STS-41-B 미션 중, 촬영한 사진이다.[2] 아무래도 신체를 고정시키니까 안전성 면에서는 가장 우수하다고 할 수 있다.[3] 이 사람은 미국인 중 최초로 우주유영을 한 사람이다.[4] 미국은 애스트로넛 추진장치 러시아는 코스모넛 추진장치로 부른다.[5] 다만 AMU역시 실전투입은 되지 않았다. 대신 개선형인 ASMU가 스카이랩 우주정거장에서 운용되었ㄷ다.[6] 훨씬 구형인 AMU는 이보다 3배 빠른 초속 75m 기동이 가능했다. 다만 사고위험이 높았는지 현재의 우주인 기동장치는 그정도로 빠르지 않다. MMU와 비슷한 시기 개발된 21KS도 최대 초속은 30m였고 운용은 초속 5m로 했다고 한다.[7] 유인기동장치를 타고 우주선으로부터 최대 100m 떨어진 지점까지 비행하고온 기록도 있다.[8] 실험목적으로 딱 세번 쓰였다고 한다.[9] 이 파편들이 움직이는 속도는 발사된 총알 속도의 10배 이상이다. 총알의 100분의 1 정도의 질량을 지닌 물체조차 총알과 맞먹는 운동에너지를 가지며, 따라서 우주복과 충돌하면 거의 반드시 관통한다. 물론 우주복에만 구멍이 나고 몸이 멀쩡하다면 운이 아주 좋은 것이다.[10] 냄비 속 물이 열을 받아 펄펄 끓는 것과는 다르다. 기압이 낮아져서 끓는것이다.