로켓이 우주로 나아가려면 어느정도의 추력이 발생해야하나요?

Question

중력과 동일한 추력을 갖고있는 엔진이라면 추력이 상쇄되어 발사되지 않을것 같은데, 예를 들어 중력가속도가 10m/s^2 일때 물체가 20m/s^2의 속도로 날아가려면 약 30m/s^2의 가속도를 엔진에서 출력해야 하나요?

Answer 1

안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.

로켓이 지구에서 발사될때 중력은 아래 방향으로 작용하고 로켓 엔진은 그 반대의 추진력을 일으키게 하는것이죠~ 지구의 표면에서의 중력 가속도는 9.8m/s2이며 로켓이 발사되려면 엔진에서 발생하는 추력이 중력과 상쇄되고 그보다 더 큰 힘을 발생시켜야 하는 것이지요~ 만약 로켓의 추진력이 중력과 동일하다면 로켓은 안움직이게 되겠지요~ 중력이 로켓을 잡아당기는 힘과 엔진이 제공하는 상승 추력이 완벽하게 상쇄되어 정지 상태가 유지되기 때문입니다. 이는 물체가 가속되지 않는 상황을 의미합니다. 로켓이 가속되기 위해선 중력 외에도 추가적인 힘을 작용시켜야 하며 이는 뉴턴의 제2법칙을 사용하여 F=ma를 사용하게 되면서 추진력을 얻게 하면 됩니다. 로켓이 지구에서 우주로 나아가기 위해 필요한 최소한의 속도는 탈출 속도라고 하며, 이는 약 11.2 km/s입니다. 하지만 로켓이 이 속도를 한 번에 도달할 필요는 없고, 점차적으로 가속하면서 속도를 높여 갑니다. 따라서 실제 로켓의 추력은 로켓의 질량, 대기 저항, 중력, 그리고 목표 궤도에 따라 계산되어야 하며, 일반적으로 초기 단계에서 매우 높은 추력을 필요로 합니다.