우주 탐험의 시작, 고다드 로켓

우주 탐험에 대한 인류의 꿈은1926년 3월 16일,미국메사추세츠 주의 오번에서 시작되었다. 미국의 로켓과학자로버트 고다드는 세계에서 첫 번째로 액체연료 로켓을 발사했다. 그 로켓은 시속 100km의 속도로 2.5초 동안 56m 높이까지 날았다. 이로써 고다드는 첫 번째 우주 개척자가 되었다. 

오늘날의 시각에서 보면 이것은 그리 대단한 업적은 아니다. 하지만 우주 탐험용 로켓으로 화약과 같은 고체 추진제가 아닌, 조종이 가능한 액체 추진제를 사용한 것은 중요한 진전이었다. 군용 로켓이나 불꽃놀이에 사용되는 고체연료는 너무 무겁기 때문에 성능이 좋은 로켓을 만들기가 힘들다. 하지만 액체 추진 연료를 사용하면 현실적으로 고성능 로켓을 만들 수가 있고 사용이 편리하다. 고체연료는 한번 불이 붙으면 타는 것을 제어하기가 어렵다. 그에 비해 액체연료는 밸브와 펌프를 통해 연료의 양을 조절할 수 있어서 발사를 중지시켰다가 다시 시작할 수 있다. 

1903년, 로켓 성능 조사로 시작한 로버트 고다드 박사의 로켓 연구는 1926년, 로켓 발사 성공으로 절정에 이르렀다. 그는 몇 가지 제안을 했다. 액체 추진체인 액체산소 액체수소를 이용하는 로켓의 일반적인 이론, 다단 로켓, 카메라를 실은 행성 탐사 로켓, 이온 추진 로켓까지도 이에 포함시켰다. 그의 구체적인 연구 개발은 1912년부터 1916년 사이에 진행되었다. 이 연구 내용은 스미스소니언연구소에서 출간한 《극한 고도에 도달하는 방법》 에 기록되어 있다.

이 논문은 로버트 고다드 박사가 현대 로켓과 우주 비행의 본질을 얼마나 잘 이해하고 있었는지를 보여준다. 그는 '원칙적으로 로켓은 추력을 만들기 위해 공기에 의존하지 않는다. 그런 점에서 높은 고도에 도달하는 데 이상적이다' 라 는 편지를 썼다. 1914년 7월 7일, 고다드는 특허국으로부터 그동안 연구한 로켓에 대한 특허를 받았다. 그때 받은 2개의 특허권에는 로켓에 대한 중요한 몇 가지 원리가 담겨 있다. 첫째, 노즐이 부착된 연소실을 사용해 로켓의 속도를 빠 르게 하는 원리, 둘째, 고체 원료 혹은 액체 연료를 연소실에 끊임없이 공급해서 추력을 계속 만들어내는 원리, 셋째, 연료가 다 타면 로켓으로부터 빈 껍데기가 떨어져나갈 수 있도록 한 다단계 로켓 원리이다.

그는 처음에는 무연 화약 추진제를 사용해 실험했으나 곧 액체 추진제를 써서 실험하는 것으로 바꾸었다. 액체 추진제의 단위질량당 에너지가 고체 추진 제보다 서너 배 더 크기 때문이었다. 그는 1923년 시험대에 고정시킨 엔진에 가솔린과 액체산소를 펌프로 공급해 불을 붙이는 데 성공했다. 이 성공은 3년 후 인 1926년 로켓 발사 성공의 기 초가 되었다. 로켓 발사 준비는 빠르게 진행되어갔다. 1929년, 그는 구 겐하임 카네기연구소에서 받 은 연구 지원 자금으로 개발한 카메라와 관측기구를 로켓에 실어 발사했다. 로켓 발사 시험 을 게속하기 위해 그는 1930년에 뉴멕시코의 로스웰로 이사했다. 도시 근처에서 로켓 실험 을 하는 것은 위험하다는 이유로 매사추세츠 주에서 쫓겨나 하는 수 없이 어느 후원자의 도움을 받아 미국 부 사막 지대인 뉴멕시코 주 로즈웰에 있는 에덴 계곡에 실험실과 발사장을 세 워야 했다.

로버트 고다드 박사는 로즈웰로 근거를 옮겨 로켓을 발사한다. 그 첫번째 로 켓은 길이가 3.35m에 액체산소와 가솔린을 엔진의 추진제로 사용하여 600m 높이까지 올라갔다. 그는 로켓 제어기술과 안정화 원리를 완벽하게 습득하여 2,289m 높이까지 올리는 데 성공했다. 그의 연구 중에서 가장 중요한 점 중 하 나는 자이로스코프를 이용해 로켓이 비행중 미리 정한 비행 진로로 안정적인 자세를 유지하며 비행하도록 유도한 것이다. 

1932년 4월 19일, 처음으로 안정 적인 로켓이 발사되었다. 1930년부터 1935년 사이에 고다드 박사는 진자와 자이로스코프를 엔진의 배 출가스 조종날개(Vanes)와 연결해 로켓의 배출가스 방향을 조종함으로써 로켓 의 비행 자세를 안정시키는 방법을 실험하였고, 실험을 거듭할수록 더 성공적인 결과를 가져왔다. 이 무렵 미국 정부는 고다드 박사의 연구보다 원자폭탄과 재래식 무기에 더 관심이 많았다. 그런데 주목할 만한 진전은 다른 곳에서 이루 어지고 있었다.