‘러시아의 다빈치’ 치올콥스키의 중요한 다섯 가지 발견

김나지야(중고교)도 졸업하지 못했지만 독학으로 과학자가 된 콘스탄틴 치올콥스키는 우주비행을 꿈꾸면서 칼루가 변두리의 오두막 같은 집에서 다양한 물리적 모형과 양철 구조물을 직접 만들었다. 치올콥스키의 아이디어와 계산법은 후대 공학자들이 지금까지도 사용하고 있다.

1. 100% 금속 비행선

출처: 루노브/ 리아노보스티출처: 루노브/ 리아노보스티

1885년, 고무로 만든 열기구 풍선만이 하늘로 올라갈 수 있던 그때 스물여덟 살 치올콥스키는 전체를 금속으로 만든 세계 최초 비행선 제작 이론을 완성했다. 이 금속 비행선은 성능뿐 아니라, 폭발 위험이 큰 수소 대신 뜨거운 공기를 연료로 사용했다는 점에서 기존 비행체를 능가했다. 하지만 치올콥스키가 비행선 제작을 위해 보조금 교부를 신청했을 때 돌아온 답은 거절이었다. 거의 50년이 지나서야 소련 공장 직원들의 계산 덕에 치올콥스키의 구상이 옳다고 증명되었다.

2. '새처럼 하늘을 나는 비행기'

오늘날 우리가 알고 있는 형태 그대로의 비행기가 출현할 것을 예고했던 치올콥스키의 아이디어가 하나 더 있다. 하지만 이 아이디어도 동시대 학자들의 반향을 얻지 못했다. 치올콥스키는 비행기는 '날아오르는 새의 모습을 포착한' 형태로 만들어야 한다고 생각했다.

출처: 이고리 비노그라도프/ 리안보스티출처: 이고리 비노그라도프/ 리안보스티

그는 날갯짓을 흉내 낸 기존 모형들의 단점을 지적하며, 금속 구조물을 사용해 유선형의 비행기를 만들어야 하며 그렇게 하면 속도를 크게 높일 수 있다고 주장했다. 그의 건설적인 아이디어들은 라이트형제, 산토스-뒤몽, 브와쟁 형제 등 다른 발명가들의 최종 프로젝트들보다 더 진보적이었다.

3. 로켓

치올콥스키는 19세기의 마지막 몇 년을 제트기 사용 이론 연구에 쏟는다. 그는 로켓이 우주비행을 할 수 있는 유일한 비행체임을 증명했다. 그가 그린 도면에서 로켓은 장방형의 금속 구조물처럼 보인다. 이 도면과 이후에 발표된 문건에서 치올콥스키는 액체 추진제 로켓 엔진, 가스 사용 비행 조종타(가스 러더), 지금도 로켓 발사체를 만들 때 사용하는 수많은 다른 아이디어를 선보인다.

출처: 세르게이 퍄타코브/ 리아노보스티출처: 세르게이 퍄타코브/ 리아노보스티

4. 우주 비행학 이론

우주로 비행체를 발사하기 위해 치올콥스키가 공학적인 부분만 연구한 것은 아니다. 그는 비행체가 지구의 중력을 극복할 수 있는, 다시 말해 지구의 궤도를 벗어나 우주 공간으로 날아갈 수 있게 하는 공식을 완성했다. 몇 년이 흐르고 치올콥스키는 지상으로(오늘날 우주선 착륙을 위해 사용하는 땅) 선체가 하강할 때 가장 적합한 비행경로를 계산해냈다. 이 말은 곧 아직 세상에 등장하지도 않은 물체가 어떤 경로로 지구로 다시 돌아올지를 치올콥스키가 미리 알았다는 뜻이다.

콘스탄틴 치올콥스키. 출처: 과학박물관/Global Look Press콘스탄틴 치올콥스키. 출처: 과학박물관/Global Look Press

5. '로켓 열차'

20세기가 시작되고 1920년대에 이르자 치올콥스키는 다단 로켓을 고안하고 그것을 '로켓 열차'라고 불렀는데, 이 아이디어를 기반으로 훗날 세계 최초의 우주선이 제작된다. 1935년 <로켓의 최대 속도>라는 논문에서 치올콥스키는 당시 기술 수준으로 지구에서 제 1 우주속도(first cosmic velocity, 지구의 중력을 이겨내고 지구 둘레를 돌 때의 속도)에 도달하려면 다단 로켓을 활용할 수밖에 없다고 주장했다. 이 주장은 오늘날도 타당한 것으로 인정된다. 최첨단 우주 발사체가 모두 다단식이기 때문이다. 1961년 4월 12일 인류 최초로 인간을 우주로 데려간 소련의 유인 우주선 '보스토크 1호' 또한 다단식이었다.

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