미국의 초음속 항공기 X-43에 관하여
X-43: 무인 항공기의 속도 기록 경신
2004년 4월 7일 - 2004년 4월 8일 완료 - 2007년 7월 18일 추가
모든 언론이 이 소식을 보도했다. 미국은 무인 기체를 이용해 속도 기록을 경신했다. 이 기체는 B-52의 날개 아래로 고도를 높인 후, 대형 화약 추진기로 마하 7(8,000km/h)로 발사되었으며, 이후 초음속 연소 램제트(스캐임젯)로 추진되어 수십 초간 이 속도를 유지했다.
모두가 이를 믿고 있다. 미국은 먼 장래에 초음속 세계에 진입할 계획이라고 한다. 수치는 다음과 같다: 시속 10,000km, 지구를 60~80km 고도에서 한 바퀴 도는 기체.
그러나 나는 여전히 한 가지 질문을 한다. 유명한 미국의 스파이기인 SR-71는 마하 3.5(시속 3,500km)로 비행하며 1991년부터 시애틀의 박물관에 전시되어 있다. 이미 13년이 지났다. 미국은 이를 대체할 수 있는 것이 무엇인가?
일반적으로 어떤 것이 폐기되면 더 나은 것이 등장한다. 비행기는 대체할 수 없다. 위성은 궤도 비행만 가능하다. 발사 비용이 매우 크다. 로켓은 재사용 불가능하다. "지금 이곳을 돌아가서, 이걸 지나가 보실 수 있겠습니까?"라고 말할 수 없다. 위성은 원형 궤도를 따른다. 선택을 강요받는다. 더구나 위성은 일정 고도 이하로는 내려올 수 없다. 그 이유는 공기가 저항을 일으키기 때문이다. 그런데 미국의 주장에 따르면, 미국은 더 이상 스파이기체가 없다. 만약 있었다면, 그것은 Blackbird SR-71의 후속 기체였을 것이다. 이 기체는 어떻게 작동하는가? 터보제트 엔진을 사용한다. 공기 흡입구에는 콘형 뾰족한 부분이 있어 충격파를 고정시키고, 공기를 압축하는 동시에 가열한다. 압축은 바람직하다. 너무 희박한 공기에서는 연소가 불가능하다. 그래서 터보제트 엔진의 입구에는 압축기(축방향 블레이드)가 있으며, 이는 압축된 공기를 연소실로 이동시킨다.
그러나 마하 3 이상에서는 충격파가 후방에서 공기를 지나치게 뜨겁게 만들어 터빈 블레이드로 보내는 것이 불가능하다. 터빈 블레이드는 증발할 것이다. 마하 3에서 마하 5 사이에는 스타토제트 엔진이 있다. 터빈만 제거하면 된다. 충격파만으로도 충분히 압축이 가능하다. 충격파 뒤의 흐름을 마하 1 이하로 유지할 수 있다. 그러나 마하 수치가 더 높아지면 문제가 다시 생긴다. 이때는 스크램젯(Scramjet)의 세계로 진입한다. 스크램젯은 초음속에서 연소가 일어나는 스타토제트 엔진이다. 매우 조심스럽게 작동해야 하며, 유연성이 전혀 없다. 그러나 마하 5에서 마하 7 사이에서는 작동할 수 있다. 프랑스-러시아 공동 연구에서는 회전 대칭 형의 기체를 SAM-7 지상-공중 미사일로 고속으로 가속시키는 실험을 하고 있다. 이 기체의 연료는 액체 수소이며, 미리 기체의 전면 가장자리에 순환시킨다.
마하 7 이상에서는 '열의 벽'이 나타난다.
정리해보자. 미국이 실제로 마하 7에서 2.5m 길이의 모형을 10초간 시험하고 있다면, 비행 가능한 기체는 1020년 내에 등장할 것이다. 1520년 동안, 어린이들이 시애틀 박물관의 Blackbird를 놀이터처럼 이용하는 동안, 미국은 '무엇도 없는 상태'에 머무를 것이다. 우리가 1996년 이후 핵실험을 하지 못한 것과 마찬가지다. 이미 8년이 지났다. 이제는 초고성능 컴퓨터와 레이저 시뮬레이터로 해결할 것이라고 한다.
아, 이번 달 '에어 앤 코스모스'를 읽는다면, 미국이 MHD를 사용해 대기권 재진입을 용이하게 하고, 심지어 미사일을 조종하려는 계획을 세우고 있음을 알 수 있을 것이다. 우리는 놀라운 시대를 살고 있다. 우리는 매일매일 진보를 접한다. 비밀은 이미 끝났다. 우리는 예비 연구 단계의 시스템을 공개한다. 과거에는 U-2(가리지 못했다가 소련 상공에서 격추된 Gary Powers 이후), F-117A, Blackbird의 존재를 숨겼다. 그러나 지금은 모든 것이 공개된다. 우리는 정보를 제공받는다. 정말 좋은 일이다.
나는 이 모든 일에 대해 내 생각을 담은 책을 썼다. 그러나 어디서도 논의가 없었다. 유체학자들처럼 과학적으로 무능한 유도학자들(Gildas Bourdais)을 제외하고는 내 글은 무시되었다. 20년 전 이상 Groom Lake에서 찍힌 유명한 사진(점선 형태의 꼬리 자국)에 대해, "ONERA(국립 항공 연구소)의 전문가"가 "펄스 연소"라고 결론 내렸다며, 이 상태는 승객이나 조종사에게 매우 불편할 것이라고 밝혔다. 나는 내 책에서 이 현상에 대해 다른 설명을 했던 기억이 난다. 기체의 반유도 노즐이 "적절한 고도에서 작동하지 않아" 충격파가 정기적으로 "절점"과 "배점"을 형성했기 때문이라고 설명했다.
내가 말하고 싶은 것은 이것이다. 나는 내 생각을 말했다. 내 사이트에서 B2의 기묘함에 대한 보고서를 게시했다. 사실 나는 완전히 잘못된 방향으로 가고 있다. 장거리 폭격의 미래는, 여러 번의 공중 보급을 거치는 마하 1 이하의 비행기다. 정찰과 은밀성 측면에서는, 열기구의 부활을 예측한다. 해상에서는, 화물선이 이상적이다. 나무는 완전히 은밀하다. 빠르지 않지만 레이더에 전혀 노출되지 않는다.
지배적인 아이디어에 저항하는 것은 의미 없다. 게다가 나는 저항하지 않는다. 나는 더 이상 저항하지 않는다. 천체물리학에서는, 어두운 물질, 어두운 에너지, 인플레이션, 그리고 빅뱅 이전의 시대가 살아있다. 연구소에서는, 매우 얇고 짧은 바늘(플랑크 길이: 10^-33cm)을 사용해 겨울을 준비하기 위해 브레인과 슈퍼현수선을 짜고 있다고 한다. 미래가 너무 불확실해 보이니, 나는 과거로 눈을 돌려보기로 했다. 그래서 고대 이집트의 배, 고대 페루인의 뗏목, 그리고 몇 가지 다른 흥미로운 것들에 관심을 갖게 되었다. 한 달 안에, Yan Souriau와 그의 동료들과 함께 '코엘라카나스'의 시험을 할 수 있을 것이다. 이 기체는 마하 1 이하의 비행을 한다. 2월에 시험을 하려 했지만, 눈이 10cm나 쌓여서 실패했다. 지금은 호수가 마르고 있다. 다른 호수를 찾아야 한다.
한 독자가 미국의 사이트에서 찍은 X-43의 사진을 보내주었다. 각도별로 찍힌 사진이며, 설명은 그 사람이 작성했다.
스테인리스 플레이트 위에 두 개의 깜빡이는 조명이 있다. 이는 회전을 표시하기 위해 사용된다.
이 확대 사진에서는 앞쪽과 뒤쪽의 주간등, 좌우 방향등이 더 잘 보인다.
사실 다른 이미지를 찾다 보면, 이 가벼운 합금으로 만든 큰 뾰족한 부분이 조명이 아니라, 기체에 고정하는 데 쓰이는 것임을 알 수 있다. 이 부분에는 서로 다른 방향으로 위치한 평면이 있는데, 이는 기체 구조에 고정할 수 있도록 설계된 것임을 보여준다. 이 부품은 원뿔형 가공이 되어 있으며, 아래쪽에도 같은 구조가 있어, 기체를 고정대에 끼워서 조작하고 운반할 수 있도록 한다.
아래는 기체를 고정대에 단단히 고정한 상태에서 기술자가 조작하는 모습을 보여주는 확대 사진이다.
매우 명확하게, 기체를 고정하기 위해 위쪽과 아래쪽에 두 개의 뾰족한 부분이 있으며, 두 개의 큰 나사못을 손으로 조여 고정한다. 이 나사못은 앞쪽에 흰 머리를 가진 남자와 정면을 맞대고 있다. 그러나 이 사람들이 조작하고 있는 것이 비행 모형이라는 보장은 없다. 단순히 풍동 실험을 위한 모형일 수 있다. 이 모형은 조립 장소에서 수 킬로미터 떨어진 곳에 있는 풍동에서 실험할 수 있으며, 안전한 운송이 필요할 수 있다. 사진의 연도도 알 수 없다. 30~40년 전의 사진일 수도 있다. 그러나 이 모형이 매우 많은 분리 가능한 부품으로 구성되어 있으며, 매우 원시적인 구조임을 알 수 있다. 마하 7에서 비행할 목적으로 설계된 비행 모형이 큰 나사머리가 있는 판으로 구성되어 있다는 것은 상상하기 어렵다. 오히려 풍동 실험을 위한 모형일 가능성이 높다. 또 다른 증거는 수직 꼬리날개의 원시적인 구조이다. 직접 확인해 보자:
이건... 단순한 강판 조각으로 보이며, 가벼운 합금으로 만들어졌고, 프로파일이 없다. 후면 꼬리날개는 다소 기능적인 모습을 보인다. 단순한 이중 경사형 프로파일이며, 전면 가장자리가 강화되어 있다(세라믹일까?). 중앙에 회전축이 보이기도 한다. 이 모형이 제공하는 정보는 일부 있을 수 있지만, 신뢰하기는 어렵다. 내 생각에는 이 모형은 풍동 실험을 위한 것이며, 마하 3 정도의 낮은 수치에서 실험을 하기 위해 최대한 많은 분리 가능한 부품을 갖추고 있다. 이것은 풍동 실험 시 흔한 방법이다. 고정은 제한된 점에서 이루어지며, 부품의 장착과 제거를 쉽게 하기 위함이다.
이 상단 전면 플레이트의 기능은 무엇일까? 공기역학적으로는 그럴 필요가 없다. 아마도 이 표면 전체를 차지하는 구성 요소가 있었을 것이라 추측할 수 있다. 내 책을 읽은 사람이라면, 이 부분이 MHD 감속기의 벽면 전극이 있었을 자리일 수 있음을 알 수 있다. 이 전극은 바로 아래에 위치한 공기 흡입구와 연결되어야 한다. Julien Geffray가 포토샵으로 추가한 그림을 보면, 이 전극은 백색 금속 커버 아래에 존재한다. 이 커버는 분명히 덮개이다. 기체가 앞부분의 뾰족한 부분 위에 놓여 있는 것을 볼 수 있다. 일부는 이 기체가 진동 시험을 위한 것으로, 앞부분이 지지되는 원통형 장치가 있을 수 있다고 제안한다.
결국, 미국은 비행 모형을 보여주지 않고, 20~40년 전의 사진이나, Aurora의 초안으로 보이는 매우 원시적인 모형을 풍동 실험 및 진동 시험을 위해 사용하는 것으로 보인다. 이 모형은 마하 7에서의 초음속 비행을 위한 것이 아니라, 실제로는 마하 7에서의 초음속 비행 시험을 위한 것이며, 기체를 추진기 앞부분에 고정해 발사하는 방식이다. 미국이 B-52가 이륙하는 장면을 보여주는 영상을 공개했을 때, 우리는 그 영상이 언제 촬영되었는지가 더 중요한 질문이 될 수 있다. 성공적인 시험 이후, X-43A는 추진기의 앞부분에 고정된 상태로 B-52의 날개 아래에 위치하게 되며, 언론에 공개될 것이다. 관계자들이 "프로그램의 주요 방향"에 대해 발표할 것이다. 아마도 더 완성도 높은 모형이 공개될 것이며, 수직 날개도 단순한 강판 조각이 아니라, 프로파일이 있는 형태가 될 것이다. 이 경우 모형의 공기 흡입구는 덮개로 막혀 있을 것이며, 스크램젯의 배기구도 마찬가지로 막힐 것이다. 추진기의 노즐 목부분에는 막이 있을 것이다. 단지 그 이유는 추진기가 사실상 존재하지 않기 때문이다(내부에 화약 블록이 없기 때문이다).
공식적으로 기자들이 이 모형에 가까이 다가가게 할 것이라고는 생각하지 않는다. 그러나 만약 누군가가 추진기 측면을 두드리며 "공이 빈 것 같다"고 느낀다면, 미국은 그 부분에 사실상의 화약을 채우지 않았을 것이다. 이렇게 비밀 정보를 조작할 때, 사람들을 완전히 어리석은 것으로 보는 것은 위험하다. 그 과정에서 조작의 흔적이 드러날 수 있다. 언론에 공개된 사진을 보면, 미국은 아주 적은 비용으로 기체의 신뢰성을 높일 수 있었다. 폴리에스터로 만든 카누 기술을 사용해 적절히 연마한 모형이 충분히 충족했을 것이다. 그러나 지금 보여주는 이 원시적인 풍동 실험용 모형은 전혀 신뢰할 수 없다.
비행 중 B2의 이미지를 기억해보자. Northrop Grumman사가 웹사이트에 게시한 영상은 짧은 클립으로, 낮은 고도에서 바다 위를 비행할 때, 습도가 높은 공기 중에서 전기 방전(플로우 디스차지)이 명확하게 보였다. 당시 프랑스의 항공 기자(용기나 전문성 면에서 빛을 발하지 못한 사람)가 미국에 머물고 있었고, 그는 항공기 시험 장소 중 하나에 있었다(네바다 주의 넓이가 스위스와 비슷한 폴리곤 지역). 그는 바로 내게 이메일을 보내, "회사의 사람들이 당신의 통찰력에 즉각 주목했으며, 곧 당신의 해석에 부합하는 설명을 담은 보도자료를 발표할 것"이라고 말했다. 그러나 여전히 기다리고 있다. 정확히 말하면, 이 사건은 내 책 "UFO와 미국의 비밀 무기"에 기술되어 있다. 그 사람은 밤에 시험장 근처의 모텔에서 나왔을 때, 밤하늘에 빛나는 B2의 윤곽을 명확히 보았다고 말했다. 그의 날개 가장자리가 네온 조명처럼 빛나고 있었다. 그는 직접 전화로 말했다. "이 빛은 물방울 응결에 의해 비행기의 착륙 조명이 비추는 것이 아니다. 모하브 사막의 공기는 절대적으로 건조하기 때문에, 공군은 사용하지 않는 기체를 보관할 수 있다."
만약 공기 흡입구가 이 위치에 있고, 아래쪽 추진기로 연결된다면, 아래 사진에서 볼 수 있듯이, 이 구조는 가능하다.
아래는 Geffray가 NASA의 이미지와 우리가 함께 상상한 이미지를 조합한 애니메이션 GIF이다.
그리고 "X43 내부"를 보여주는 이미지를 발견했을 때, 어떻게 이 통로를 통과시킬지가 의문이 된다.
첫 번째 관찰: 명백하다. 마하 7의 유동에 잠기게 할 수 있는 큰 볼트를 사용해 상단 전면 플레이트를 고정하는 비행 모형을 상상할 수 있는가? 나는 이 세부 사항이 '덮개'임을 시사한다고 말할 것이다. 이번에는 두꺼운 재질로 보인다. 뒷부분의 수직 꼬리날개를 보면, 이제는 단순한 강판 조각이 아니라, 이중 경사형 프로파일의 날개가 되어 있다.
미국은 우리가 보고 싶은 것을 보여준다. 항공 전문 기자 중 아무도 이 사진들을 검토해보지 않았다는 것이 놀랍다. B2의 사진도 마찬가지로 검토하지 않았다. 또한, 풍동 실험용 모형에 측정 및 기록 장치를 설치하는 것은 일반적인 일이다. 보여주는 채움 물질은 아마도 일시적인 내용일 수 있다. 이 조립된 전체가 단순히 풍동 실험을 위한 것이었을 수도 있다. 어쨌든, 많은 실험이 필요하다. B-52의 날개 아래에 이렇게 복잡한 물체를 매달기 전에, 다양한 구성과 진동에 대한 행동을 확인해야 한다.
다른 사진에서는, 모형-추진기-운반용 B-52의 전체 구조가 보인다. 위쪽, 지지대의 카메라 개구부가 있다.
전면 플레이트는 여전히 자리에 있지만, 조작용 뾰족한 부분은 제거되었다. X-43 엔진의 공기 흡입구를 가리기 위해 제거 가능한 폴리스티렌 뚜껑이 보인다. 반면 수직 꼬리날개는 다시 원시적인 모습을 되찾았다. "이제 비행 준비가 되었고, 위쪽 덮개만 조이면 된다!"라고 생각할 수 있지만, 이 역시 모형 조립 실험일 수 있다. 추진기의 조정 가능한 꼬리날개가 낮은 위치에 있는 것을 주목하자. 또 다른 가능성은, 조립의 원시성(모형의 배면에 볼트 구멍의 크기로 확인 가능)을 고려할 때, 이 조립은 비행 중 B-52 아래에서 진동에 대한 반응을 확인하기 위해 '비활동적'으로 시험해볼 수 있는 조립일 수 있다. 항공 분야에서는 항공탄성 문제는 매우 중요하다. 마하 1 이하의 비행기에서 앞부분이 진동하기 시작한다면, 공기 밀도에 따라 비행 중에 문제가 생길 수 있다. 아래 영상에서는 비행 중 이러한 시험을 볼 수 있다. 추진기의 조종면이 움직이는 모습을 볼 수 있으며, 조종면 작동으로 인한 진동이 보인다.
http://www.dfrc.nasa.gov/Gallery/Movie/Hyper-X/Medium/EM-0015-08.mov
이 조합은 기능적이지 않으며, 발사 준비가 되어 있지 않다. 어느 부분에서 이를 알 수 있을까? 답은 다음과 같다:
NASA 웹사이트에 공개된 이 영상을 보자:
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