지구대기를 뚫고 우주로 나가기 위해서 얼마의 힘이 필요한가요?
이제 조금씩 우주시대가 열리고 있는 것 같습니다. 우주정거장도 있도, 고가 이지만 우주여행선도 있습니다. 헌데 지구대기를 뚫고 우주로 나가기 위해서 얼마의 힘이 필요한가요?
안녕하세요. 추천과 좋아요는 정말 큰힘입니다.
아폴로13호의 예를 들어 말씀드릴께요
아폴로 13호의 경우, 발사된 로켓은 총 3기의 로켓 엔진 중 하나인 S-IC (First Stage)의 5개의 F-1 엔진을 사용하였습니다. F-1 엔진은 연료로 액체산소 (LOX)와 RP-1 (로켓 연료)을 사용합니다.
아폴로 13호의 경우, 발사 당시의 기압, 온도, 수소와 산소의 비율, 비행체의 질량 등을 고려하여 정확한 값을 계산해야 하지만, 대략적으로 계산해보면 초기 속도가 약 40,250 km/h (25,000 mph)이기 때문에, 이를 달성하기 위해서는 약 32,000,000 메가줄 (MJ)의 에너지가 필요합니다.
이것은 매우 큰 수치이며, 이를 발생시키기 위해서는 대량의 연료와 산소가 필요합니다. 따라서 아폴로 13호의 경우, 약 2,700,000 kg (6,000,000 파운드)의 연료와 산소가 필요했습니다. 그리고 이런 대규모의 연료와 산소를 사용하여 로켓을 발사할 때, 높은 압력과 열이 발생하게 됩니다.
물론 이것은 단순히 근사치에 불과하며, 로켓 발사의 복잡성과 많은 변수들이 있기 때문에 이러한 계산은 정확한 것이 아닙니다.
이를 계산하는 수학 공식은 로켓의 운동 에너지인 1/2mv^2에서 m은 로켓의 질량, v는 초기 속도입니다. 따라서 초기 속도가 약 40,250 km/h (25,000 mph)이고, 아폴로 13호의 발사 질량이 약 2,880,000 kg (6,350,000 파운드)이므로, 운동 에너지 E는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
E = 1/2mv^2
= 1/2 x 2,880,000 kg x (40,250 km/h)^2
= 1.85 x 10^15 J
이것은 약 1,850,000,000,000,000 (1.85 백조) J입니다. 이는 매우 큰 수치이며, 이를 달성하기 위해서는 대량의 연료와 산소가 필요합니다. 그러나 실제 계산에서는 로켓의 복잡한 역학과 다양한 변수를 고려해야 하므로, 이 계산은 근사치에 불과합니다.
