구조 및 구성
외부 연료 탱크는 크게 세 부분으로 나뉜다.
- 액체 산소 탱크 (LOX Tank): 탱크의 상단에 위치하며, 약 629,340리터(166,416 US 갤런)의 액체 산소(산화제)를 저장한다.
- 중간 탱크 (Intertank): 액체 산소 탱크와 액체 수소 탱크 사이에 위치하며, 비행 중 외부 연료 탱크의 구조적 강성을 제공하고, 각종 전자 장치 및 측정 기구들을 수용했다. 고체 로켓 부스터가 이 부분에 연결된다.
- 액체 수소 탱크 (LH2 Tank): 탱크의 하단에 위치하며, 약 1,727,000리터(456,846 US 갤런)의 액체 수소(연료)를 저장한다. 액체 수소는 액체 산소보다 밀도가 낮고 부피가 훨씬 크기 때문에 이 탱크가 더 크다.
모든 탱크는 주로 알루미늄 합금으로 제작되었으며, 극저온의 연료를 보관하기 위해 특별히 설계되었다.
작동 방식
발사 시 외부 연료 탱크는 궤도선의 세 주 엔진에 지속적으로 추진제를 공급한다. 이 엔진들은 외부 연료 탱크의 추진제를 사용하여 우주왕복선 전체를 우주로 밀어 올리는 주요 추력을 발생시킨다. 외부 연료 탱크는 발사부터 주 엔진이 정지하는 시점까지 궤도선에 연결된 채 비행한다.
분리 및 운명
발사 약 8.5분 후, 외부 연료 탱크는 추진제를 모두 소진하면 궤도선에서 분리된다. 분리 후에는 자체 동력 없이 탄도 궤적을 따라 대기권으로 재진입한다. 대부분의 탱크는 대기권 마찰열에 의해 연소되거나, 잔해가 인도양 또는 태평양의 지정된 안전 구역으로 낙하했다. 재사용을 위해 회수되지는 않았다.
특징 및 중요성
- 비재사용성: 우주왕복선의 다른 주요 구성 요소인 궤도선과 고체 로켓 부스터가 재사용되던 것과는 대조적으로, 외부 연료 탱크는 매번 새로운 것을 사용했다. 이는 초기 설계 목표 중 하나였던 완전한 재사용성을 달성하지 못한 부분 중 하나이다.
- 단열재: 탱크 외부를 덮고 있는 주황색 물질은 발포 단열재(Spray-on Foam Insulation, SOFI)이다. 이 단열재는 극저온의 액체 수소와 액체 산소가 외부 대기열에 의해 가열되거나 주변 공기가 얼어붙는 것을 방지하는 역할을 한다. 그러나 2003년 컬럼비아 우주왕복선 참사의 원인으로, 이 단열재 조각이 발사 중 떨어져 나와 궤도선 날개에 충격을 가하면서 치명적인 손상을 입혔다는 사실이 밝혀져 큰 논란이 되었다.
- 색상: 탱크의 주황색은 단열재 본연의 색상으로, 무게를 줄이기 위해 별도의 페인트를 칠하지 않았다.
- 경량화: 시간이 지나면서 NASA는 외부 연료 탱크의 무게를 줄이기 위한 노력을 기울였으며, 경량 외부 탱크(Lightweight External Tank, LWT)와 초경량 외부 탱크(Super Lightweight External Tank, SLWT)를 개발하여 궤도선이 더 많은 페이로드(payload)를 싣고 궤도에 오를 수 있도록 했다.
외부 연료 탱크는 우주왕복선 발사 시스템의 필수적인 부분으로서, 우주왕복선이 30년 동안 인류의 우주 탐사에 기여하는 데 있어 중요한 역할을 수행했다.
같이 보기
- 우주왕복선
- 고체 로켓 부스터
- 우주왕복선 주 엔진
- 컬럼비아 우주왕복선 참사